基于LS-DYNA-ICFD法計算圓柱繞流特性 （經典流固耦合問題分析）

 

1、背景及意義

  圓柱繞流問題是經典的流體力學問題。在流體力學的領域，圓柱繞流屬于一個經典問題和研究的熱點。圓柱繞流可以作為許多工程問題中的簡單模型進行模擬研究，進一步讓其在實際工作中發揮作用如：海底管道、大型煙囪、飛機機翼ｍ等，所以針對于圓柱繞流流動特性的分析的重要性不言而喻。在工業生產過程中，圓柱繞流問題也很常見，如海水海底輸油管道周圍的流動、熱交換器管束熔化的工作流體等。與此同時，針對所有可能產生流體繞流的設備，柱體下游的旋渦規律性的脫落，這些都會促使柱體產生多個方向的振動，增加柱體的

疲勞程度，嚴重時會損壞整個結構的穩定性，因此展開圓柱繞流流動特性的研究對實際工程具有重要的指導意義。

 

2 ICFD實現不可壓縮流體求解 （流固耦合）

自動網格劃分

流體與結構相互作用

 

3、計算模型建立

實現步驟：

（1）3D模型的處理

（2）自動生成網格

（3）邊界條件的設置

（4）后處理

 

4 具體操作

(1)    有限元模型建立

(2)    網格劃分，生成mesh element單元

(3)    定義ICFD_SECTION

(4)    定義材料*MAT 不可壓縮流體

(5)    給part賦予材料屬性

(6)    定義邊界條件

Part1為流體流入速度

Part2為流體出口壓力為0

Part5為無滑移邊界條件

（7）定義輸出和控制文件

*ICFD_CONTROL_TIME

*ICFD_CONTROL_OUTPUT

 

 

5  計算結果后處理

 

6 總結

 

  本文主要是利用LS-DYNA中的ICFD算法求解不可壓流體問題，求解問題雖然是經典的圓柱擾流問題，但是其中全過程的設置比較復雜，包括單元part的劃分，材料屬性的賦予、邊界條件的設置等，都關系到最后是否能夠成功應用ICFD方法。

 

  利用該算法可以求解更多的不可壓流體動力學問題。