液面晃動的案例
CEL方法模擬液面晃動（step-by-step）
液面晃動動畫如下。
基于VPS的流固耦合——液面晃動問題
瓶子晃動了一下之后，由于慣性，瓶中的水也發生了晃動，而且，久久不能恢復平靜。</p><p>文中的模型計算了300多ms，這個時間段內，液面并不能平靜下來，還在慢慢地晃動。如果想要看到恢復平靜的結果，則需要加長計算時間。</p><p><br></p><p><strong>五、視頻</strong></p><p>小編將模型的設置過程做成了視頻，關于更多的軟件操作和結果展示，</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-link" data-title="請移步至原文進行觀看。" data-link="https://mp.weixin.qq.com/s/6AXvmattulZWkxvlCX8KGQ">
<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/6AXvmattulZWkxvlCX8KGQ" target="_blank" rel="nofollow">請移步至原文進行觀看。</a>
</figure>
</div><p><br></p><p><strong>六、結束語</strong></p><p>本次的模型把礦泉水瓶簡化為了剛體，但實際過程中應該為柔性體。如果把水瓶作為柔性體，則可以將礦泉水瓶作為考察對象。</p><p>該應用場景，可以拓展到汽車領域，模擬水箱，或者油箱的晃動情況。</p><p>這些實際應用工況與本文相比，技術上沒有太大的差異，僅有的差異是模型和載荷的復雜程度。</p><p><br></p><p>希望本文能為你帶來一些收獲，感謝閱讀！
展開 積鼎科技：國產自主核反應堆流體仿真解決方案
這些模型能夠精確模擬沸騰、冷凝、液面晃動等多相流現象，為反應堆的熱工設計、安全分析和性能優化提供支持。
例如，在壁面沸騰的模擬中，VirtualFlow采用N相均相模型和RPI模型，能夠準確預測出口氣含率，與實驗值吻合良好，相比其他軟件在精度上有較大提升。
可壓縮流體解決方案
針對可壓縮流體問題，積鼎科技的解決方案能夠有效模擬核反應堆中的空化、水錘等現象。VirtualFlow具備精確可靠的可壓縮模型，結合豐富的多相流模型及相變模型，可以準確預測冷卻水與熱流體直接接觸相變過程中的冷凝速率和界面溫度梯度。
在銳邊孔口空化的模擬中，VirtualFlow考慮可壓縮性，計算結果與實驗值匹配良好，證明了其可靠的熱限制相變模型和著名的Sauer空化模型的有效性。
此外，VirtualFlow還提供了多種變密度表達方式，如單插值/雙插值/PR方程等，能夠處理超臨界問題，為核反應堆在特殊工況下的流體行為提供準確的模擬和預測。
基于自主開發的CFD軟件以及對商用軟件的深入理解，積鼎科技能夠為核工業提供專業的流體仿真項目咨詢和定制開發服務。從多種堆型、系統設備到復雜的物理過程，積鼎科技的專家團隊都能夠提供精準的仿真分析和解決方案，幫助核工業企業在設計、建造、運行和維護等各個環節做出更明智的決策。
展開 積鼎CFD VirtualFlow：航空及汽車燃油晃動流體仿真計算及試驗對比
圖4 油箱初始狀態
該算例的主要參數如下表所示：
下面給出了VirtualFlow軟件計算得到的燃油晃動結果。通過VirtualFlow，用戶可以輕松地獲得晃動過程中油箱內的油面形態分布（左）以及燃油速度（右）等參數。
圖5
用戶還可以設定任意截面以獲取其上的詳細參數分布。
圖6
此外，通過壓力的積分，用戶可以輕松提取燃油晃動對油箱壁面的沖擊力
算例二：汽車剎車和加速過程中燃油箱晃動的數值模擬
汽車在剎車和加速過程中，油箱內的燃油將前后劇烈運動，燃油對油箱壁撞擊所產生的壓力影響到整個燃油系統的穩定性，此外，燃油與油箱外殼或其他內部零件碰撞產生額外的振動噪聲危害行車安全。本節提供了某型油箱在汽車剎車和加速過程中燃油箱晃動的數值模擬研究。通過該算例可以得到燃油晃動過程中油箱壁的壓力變化以及燃油液面晃動情況，為油箱優化設計提供理論指導。
除了剛體運動外，通過VirtualFlow的體積振蕩力模塊，用戶也可以快速完成燃油晃動問題的分析。如圖所示，體積振蕩力模塊支持用戶自由設置晃動的頻率、相位、幅值和起止時間等參數。該模塊可以在固體靜止的前提下將平移晃動力等效至流場內，從而避免了剛體運動可能帶來的動網格問題并大幅降低了計算成本。
圖8 體積振蕩力模塊
下圖給出了汽車油箱的晃動算例的幾何模型，該油箱通過隔板將油箱分為5個腔室。各腔室通過隔板上的孔洞相連。油箱的晃動頻率為5 Hz，振幅為1.5 m，總計算時長為2.5 s。通過該算例，可以分析隔板對燃油晃動沖擊力的降低效果。
圖9 汽車油箱內部結構
下面給出了上述油箱的燃油晃動結果。可以看出，VirtualFlow軟件可以很好的模擬出油箱晃動的液面波動效果和隔板孔洞之間的流動。
展開 
基于VirtualFlow的航空及汽車燃油晃動計算及實驗對比
圖6 體積振蕩力模塊
下圖給出了汽車油箱的晃動算例的幾何模型，該油箱通過隔板將油箱分為5個腔室。各腔室通過隔板上的孔洞相連。油箱的晃動頻率為5 Hz，振幅為1.5 m，總計算時長為2.5 s。通過該算例，可以分析隔板對燃油晃動沖擊力的降低效果。
圖7 汽車油箱內部結構
下面給出了上述油箱的燃油晃動結果。可以看出，VirtualFlow軟件可以很好的模擬出油箱晃動的液面波動效果和隔板孔洞之間的流動。此外，對于燃油的貼壁流動，本軟件也可以較好地計算。
圖8給出了0.8 s時，燃油箱內部的壓力和速度結果，結果中液面波動對壁面的壓力沖擊不太明顯，這主要是因為有油箱設計了三道隔板，大幅的減小了燃油晃動的沖擊力。從速度分布圖也可知，燃油通過隔板時最大速度僅為1.3 m/s。因此，燃油晃動的沖擊很小，說明隔板對沖擊力起到了很好的降低效果。
圖8 0.8s燃油箱內部壓力（左側）和速度（右側）
實驗驗證
本節通過與某油箱晃動實驗的對比，驗證了VirtualFlow軟件計算精度。該實驗來自于馬德里理工大學的晃動實驗室（http://canal.etsin.upm.es/archives/2276/laboratorio-de-sloshing/?lang=en）。
下面給出了不同時刻實驗攝影圖和計算結果的對比。總體上，在相同的輸入條件下，VirtualFlow軟件能較好地還原油面形狀，計算精度較高。
結 論
通過上述案例介紹，我們可以看出VirtualFlow軟件在燃油晃動模擬方面展現出了卓越的適用性。無論是對于簡單的燃油晃動現象，還是對于復雜的、涉及多種物理效應的晃動問題，該軟件都能夠提供穩定、可靠的解決方案。
展開 LS-dyna_常見問題匯總
液面晃動 ...........................................................................................................................................................43
72. 復雜幾何模型的系列網格劃分技術 ...............................................................................................................52
73. LS-DYNA 典型的射流模擬過程.....................................................................................................................54
LS-dyna_常見問題匯總2.0.pdf
展開 【車用科普】汽車油箱容量小知識科普來咯~
另外還有采用油浮子的結構，浮子可以浮在油層的表面，油的多少決定了浮子的高低，另一端電位器會隨著油位的高低到達不同電位，并將油箱內油的液面高度轉化為電信號，使油量表有相應的指示。
油量指示裝置其實是在油量到達設定位置后給予車輛駕駛員及時加油的一種警示信號，其出廠設定值以及駕駛運行的不同工況條件與路面條件決定了與實際的行駛里程或剩余油量無絕對準確的相關性。加之車輛在行駛過程中，剎車、路面減速帶、轉向傾斜、上下坡等都會造成液面晃動，浮子相應晃動對油量表的指示影響很大。這就決定了油量表指示準確度較低的特性，因此不能作為準確計量油箱存油量的依據。
案例三
# 有非常多的消費者向市場監管局投訴稱，上一次加了100元錢的油，跑了160公里，這次加了100元錢的油，只跑了150公里，這加油機肯定有問題。
其實這種比較也是不科學的。
展開 【ANSYS算例】矩形容器內液體三維晃動模擬
</span></p><p> </p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);"> 通過上面公式獲得的前幾階液體自然晃動頻率的理論解見下表1。采用本文介紹的有限元法計算液體的自然晃動頻率及液面晃動形式，兩種計算方法結果的比較見下表1，有限元所得的液面晃動形式見圖2。
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包括液面晃動、混凝土與鋼結構的內力（彎矩、剪力、軸力）與應力、穹頂屈曲載荷、裂縫寬度、結構變形、基礎沉降等，可按照圖片、曲線、動畫、數據等形式輸出計算結果，并自動生成計算報告；
l 非線性校核計算。抗外物沖擊、儲罐結構失效與斷裂破壞分析，基礎極限承載力分析等；
l 結構優化設計。基于全參數化模型與力學計算實現結構參數敏感性分析與優化設計。
LNG全容儲罐結構示意和LNG全容儲罐全三維建模與仿真分析系統
4、專業系統-LNG接收站儲罐與管道系統預冷過程仿真系統
預冷是確保LNG接收站順利投產試運行的重點工作，通過預冷使常溫的LNG輸送管道和儲罐達到溫度較低工作狀態，防止管道和儲罐急劇收縮造成損壞。為了確保LNG 接收站的順利運行，避免發生意外，預冷試驗研究成本太大，通過數值模擬分析接收站預冷過程很有必要。
預冷模擬是高難度的的CFD多相流問題，為了克服預冷過程中溫降速率不確定的困難，安世中德克服了諸多技術難點，開發了LNG接收站儲罐與管道系統預冷分析系統。
該系統基于ANSYS Fluent軟件開發，可實現計算域快速建模、提供材料庫和載荷工況庫，并針對管道流場特點，對管道網格進行合理布局，系統在快速建模的基礎上，能夠計算長距離LNG輸運管道的預冷；計算LNG相變產生的BOG以及氣液兩相流輸運；計算大容量LNG儲罐的噴淋、LNG儲罐壁面溫降、兩相流分布；計算LNG輸運和存儲設備如槽車、再冷凝器、高壓泵等LNG相變，動態BOG生成。
該系統在實際工程中得到了成功應用，計算結果與實驗進行比對，吻合良好。
展開 
基于ALE與Johnson-Cook模型的切削仿真_Abaqus ￥15.9
ALE (Arbitrary Lagrange-Euler)
被廣泛用來研究帶自由液面的流體晃動問題、固體材料的大變形問題、流固耦合問題等等。
Lagrange 描述固體材料的變形。
Euler 描述在固定空間內，材料的變形及移動。Euler空間是固定的。材料的變形和移動映射到Euler空間里。可以看作固體材料在固定Euler空間的流動。
Arbitrary Lagrange-Euler 則材料在變形，Euler空間也是可變的。可以看作固體材料在可變Euler空間的流動。
Johnson-Cook 模型
Johnson-Cook 是常用的材料本構模型。一般用于描述大應變（large strains）、高應變率（high strain rates）、高溫（high temperatures）環境下金屬材料的強度以及失效。
Y - yield stress是應變ε、應變率ε*和溫度T的函數。
εfailure-出現裂紋的應變值。
如何得到A,B,C,n,m,D1,D2,D3,D4,D5,以及溫度相關參數是關鍵。
ABAQUS 分析過程。
1. 建模
工具分為三個part，主要是為了方便劃分網格。
刀具為解析剛體。
展開 CFD專欄丨nanoFluidX 單相流和兩相流模型如何選擇？
低速流動的自由液面場景往往是可以采用單相流模型的，比如：車輛涉水分析，油箱晃動，水渠流動等。
在2021.2版本中nanoFuidX增加了一個新的Tartakovsky表面張力模型，改善了單相流的液滴仿真。
科技含量最高，造價最貴的船舶了解一下
▲球型貯罐采用9%鎳鋼和鋁合金5083，MIG焊接，球體外敷設兩層聚胺酯泡沫絕緣材料
▲球罐總重量高達900噸左右，由支承圍裙與船體相連
▲最大球罐的內徑超過40米
▲球型罐液面晃動效應小，操作靈活，安全性能高；但航行風阻大
2.薄膜型
液貨艙直接安裝于船體。常用船型有MK Ⅲ 型和No.96型。
▲MKⅢ型主要材料為波紋型304不銹鋼，TIG焊接
▲No.96型液貨艙有兩層絕緣層：主次層薄膜均為0.7毫米厚的殷瓦鋼，TIG焊接
▲薄膜型主屏壁薄，絕熱性好，強度高，用材少，能耗小；但晃動效應影響大，裝載受限制
3.SPB型（自持式棱柱型）
目前全世界只有兩艘SPB型LNG船，均屬于日本IHI公司。
▲SPB型設計自由度高，空間浪費小，結構牢固，可靠性高，任何液位都不會發生載荷晃蕩，蒸發率低
此外還有一種中小型LNG船，這種船營運周期短，中轉頻繁，內河航運受限小。
展開 液固耦合-大桶水的跌落分析
因此，歐拉材料邊界比傳統的拉格朗日材料邊界更適合用來描述極度的大變形現象，比如液體晃動。
網格中，使用一個規則的立方體來模擬歐拉區域。流體只能在這個歐拉區域內流動，因此歐拉區域要完整地覆蓋流體可能運動到的地方。歐拉和拉格朗日單元的重疊是允許的，因為流固耦合發生相互作用的區域為賦予拉格朗日材料的單元邊界和賦予歐拉材料的單元邊界。所以必須定義歐拉網格中歐拉材料的初始位置。
默認情況下，歐拉網格內是沒有任何材料的。歐拉部件在賦予截面屬性時并不是像常規部件賦予屬性一樣，它僅提供了一系列可以在歐拉區域內使用的材料。在創建完截面屬性后，用戶必須在load模塊的初始場定義中去為相應的歐拉網格區域賦予相應的材料屬性。
歐拉網格區域內材料的分布情況用Eulerian volume fraction-歐拉體積分數來定義，它表示一個單元內有多少體積是被賦予的材料填充。Abaqus/CAE提供了一個輔助材料填充定義的工具，極大地簡化了初始材料體積分數的定義，尤其是對于復雜歐拉材料區域的的定義。簡單地說就是通過volume fraction tool定義一個離散場。該離散場是歐拉體與參考體之間做的一個“交”布爾運算。該離散場被賦予相應的歐拉材料。
在后處理中可以通過觀察EVF變量來觀察流體材料的流動情況。
SPH技術方法中，水是使用連續的偽顆粒質點來模擬，在顯式分析的每一個增量步中，更新質點的運動。這種方法穩健第解決了大液面的猛烈晃動問題。偽顆粒使用PC3D單元來模擬，這種單節點單元可以以較少的單元數獲得較大的計算精度。abaqus/CAE不支持該方法，可以通過編輯關鍵字來生成INP。
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