時域瞬態計算的案例
自控2011第3章 時域瞬態響應分析
時域分析是指在時間域內研究系統在一定輸入信號的作用下，其輸出信號隨時間的變化情況。 控制系統的輸出響應是由和兩部分組成。 系統在某一典型信號輸入作用下，其系統輸出量從初始狀態到穩定狀態的變化過程。瞬態響應也稱動態響應或過渡過程或暫態響應。 ：系統在某一典型信號輸入的作用下，當時間趨于無窮大時的輸出狀態，穩態響應有時也稱為靜態響應。
自控2011第3章_時域瞬態響應分析.pdf
vl李增剛書上時域聲學計算
前幾天做了Virtual Lab的聲學計算，很不錯，有限元邊界元都很好用。做的時候遇到一個問題，對于時域邊界元碰撞傳感器的例子，剛開始按照李增剛書上的步驟做完后看不到云圖，經過仔細琢磨后發現是云圖數值范圍設置不合理，李增剛書上也沒有講，在這里和大家分享一下經驗。
在計算完成顯示云圖后，雙擊數軸，然后將Imposed max設置為1000，Imposed min設置為-1000，這樣云圖顯示就很漂亮了。
Fluent 旋轉機械瞬態計算（一）
本案例利用Fluent中的滑移網格模型（RBM)，對螺旋槳敞水水動力性能問題進行了瞬態仿真計算。該案例僅對4119槳的瞬態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。
本文僅計算了進速系數為0.4的工況，計算結果與相關實驗較為接近。
與Fluent MRF 旋轉機械（一）的結果相比，瞬態計算結果與實驗值更為接近。
1 workbench 設置
1.1 選擇流體流動（帶有Fluent 網格劃分功能的Fluent）和流體流動（Fluent）
由于用的版本較老，因此無法通過一個fluent建立interface，此處為了利用fluent meshing劃分網格，采用了三個fluent模塊。分別進行外部流場網格劃分、內部流場網格劃分和流場計算。
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
左邊為入口，右邊為出口。
下圖為外部流場幾何圖。
下圖為內部流場幾何圖。
3 FLUENT MESHING設置
采用了Fluent meshing進行前處理，采用多面體的方法對體網格進行劃分。由于穩態計算結果比較可信，此處選擇了相同的劃分的方式與尺寸。
4 FLUENT 設置
4.1 General設置與網格導入
首先將保存的外部流場網格導入。然后通過附加case文件的方式，將內部流場網格導入。
由于是瞬態求解問題，此處設置為瞬態態計算模式。
4.2 滑移條件設置
其他的條件設置與Fluent MRF 旋轉機械（一）一致，因此相同的設置不再闡述，僅有內部流場網格部分不一致。因此對內部流場網格進行了重新設置。
4.3 計算設置
進行初始化，以0.0001s的時間步長進行計算。
開啟阻力監測，本案例阻力尚未達到穩定，但已經超過274N。推力仿真表現已優于MRF的計算結果。
展開 四十三、Fluent增強收斂性-偽瞬態計算
偽瞬態作用</strong></p><p> </p><p><br></p><p>為什么要使用偽瞬態的算法？偽瞬態的作用實際上是增加收斂性的，當你的穩態計算收斂性不好時，可以將穩態計算更改為偽瞬態計算，收斂性會增強。</p><p><br></p><p>當然還可以通過前面所說的降低松弛因子的方式來增強收斂性。</p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZyicQWyfWYsh1PFR1SIK7PZ1OCzyr0lAiby5CoIPzA1zY6JXOj2wgdTiapmQxV27Tkp5ARfACCfSDeFIw/640?wx_fmt=jpeg" width="100%"> </p><p><br></p><p>但是，偽瞬態并不是真正的瞬態，它雖然會出現時間步長這種概念，但是在每個時間步長并不收斂，而只是最終的計算結果收斂，因此當計算只考慮穩態結果時可以使用偽瞬態算法，而如果考慮某時刻的結果，則必須使用瞬態算法。</p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZyicQWyfWYsh1PFR1SIK7PZ1OT8uDAu5DSBfPSFVsSzuPY7mznSNZWCicSR3I6GGd5qE1XN7Wiaw5a3CA/640?wx_fmt=jpeg" width="100%"> </p><p><br></p><p><br></p><p><strong>1. 使用條件</strong></p><p> </p><p>對于穩態計算，當使用基于壓力的耦合求解器coupled或基于密度的隱式求解器Implicit時，可以選擇偽瞬態的方式求解計算。
展開 
【熱仿真】穩態和瞬態計算方法 ￥20
序號
符號
示意
Card image
示意
數值
單位
1
E
Young’s modulus
MAT1
楊氏模量
210000
MPa
2
NU
Poisson’s ratio
泊松比
0.3
/
3
RHO
Material density
密度
7.85*10^-9
t/mm^3
4
A
Thermal expansion coefficient
線膨脹系數
1*10^-5
/℃
5
K
Thermal conductivity
MAT4
導熱系數
73
mW/(mm·℃)
6
H
Heat transfer coefficient
傳熱系數
0.040
mW/(mm^2·℃)
展開 計算瞬態振動時出現以下錯誤
請教各位：
我按照阿偉老師視頻的教程做瞬態振動響應：結果出現以下錯誤：
Failed to export to LMS Sysnoise database.
有沒有哪位同仁有遇到過類似的問題呢？求解
【CFD專欄】針對車輛液壓系統離心泵的MRF和瞬態計算方法比較
這種熱流體系統的計算流體動力學（CFD）分析的準確性取決于計算方法的選擇。該文章介紹了使用商用Simerics MP+軟件對離心泵進行CFD分析的兩種不同方法：瞬態（即動網格）方法和MRF方法。此外，還將使用車輛冷卻液液壓系統CFD模擬獲得的流量和壓降數據與臺架試驗數據的結果進行了比較。瞬態方法計算了泵葉片的真實運動，得到了葉片幾何瞬時位置下的瞬時流量解。在MRF方法中，靜止區的流量控制方程在絕對/慣性坐標系中求解，而運動區的流量在相對/非慣性坐標系中求解。該研究針對泵曲線上的監測點，對獨立離心泵的瞬態和MRF 模擬結果進行了比較，并與獨立泵試驗進行了比較。
本文展示內容源自Simerics公司與福特汽車公司在SAE International上發布的文章，主要介紹Simerics India基于專業的CFD軟件Simerics MP+針對控制車輛冷卻液液壓系統的離心泵的瞬態模擬方法與MRF模擬方法的準確性比較。
展開 關于Fluent瞬態計算你必須掌握的3個技巧
計算完成后，可以方便的在遠程電腦處理文件，或者在控制臺的界面對應的文件傳輸欄，下載你所需的文件，非常方便，最重要的一點是，CPU不運行時，不計費，這一點可以說是十分人性化了。
圖9.北鯤云超算平臺遠程電腦端操作界面
圖10.北鯤云超算平臺文件傳輸界面
后處理可以在遠程電腦端直接完成，也可下載到自己電腦處理。計算過程中，可以看到殘差曲線如圖11所示。可以看到每次迭代的殘差下降三個數量級，可認為計算結果可靠。
圖11.瞬態計算殘差曲線
計算完成后，在你運行文件保存的文件夾里（此case計算結果存于Desktop文件夾中）選擇文件下載到自己的電腦進行相應的處理。
4.后處理結果
LES（大渦模擬）模型的基本思想是使用空間濾波器將大尺度漩渦和小尺度漩渦分離，大尺度的渦直接求解，小尺度的渦用雷諾時均模型求解。適用于求解渦流較多的流場。求解結果為瞬態值。而我們大家平常用的標準k-e模型只能計算流體的平均運動，它適用于高雷諾數完全湍流的情況，在伺服閥前置級模型中的流域并非屬于完全的湍流。
圖12.兩種模型的區別
引用北交大學者姚磊的研究結果，可以發現兩種模型下對于渦的描述不同，LES可以很好的描述小尺度渦。
接下來可以分析此case的計算結果，瞬態分析的目的是獲取流場的瞬態特性，如氣穴局部時頻數據、壓力出口的流速脈動以及局部壓力的脈動數據等等。接下來就以本case流場為例，分析此流場的瞬態特性。
計算得到都是.h5文件，需要用到對應版本的專業后處理軟件Tecplot，將所有.h5文件導入Tecplot中，然后勾選云圖按鈕以及選擇對應的變量，即可生成對應的時刻的云圖，設置如圖13所示。
展開 周期性瞬態導熱有限元計算網格剖分規則研究
流固耦合
周期性瞬態導熱有限元計算網格剖分規則研究.pdf
內燃機機體內冷卻水腔的三維精確建模.pdf
ANSYS模型的Model Order Reduction（提高瞬態計算速度數百倍）
最近在做一些Fast simulation的工作，用到了Model Order Reduction (MOR),覺得十分有用，在這里推薦給大家，并且附上ANSYS 和Matlab的source code.現在最流行的MOR主要基于Krylov subspace projection method, 基本原理如下：
假設原來的linear system model的node數是N (NxN的矩陣）, N ~ 100000, 我們可以創建一個N x r 的矩陣，把原來NxN的矩陣project到 r x r的矩陣上去 (r<<N)，這樣求解過程可以在這個小矩陣上完成，然后再把結果project回到原來的NxN的矩陣空間上去。
以下是源程序介紹：
(1) Example.mac: ANSYS mac file 用來建立一個三維的熱傳導模型，并加上載荷。用戶必需設置文件里的SOLVE_OPTION變量。
取0時，輸出模型的heat capacitance 和 heat conductance 矩陣(用HBMAT commands)，分別保存到C_File.dat和K_file.dat（Thermal load 也保存到K_File.dat）。
取1和2時分別做steady-state和transient simulation。
(2) MOR_ODE.m: matlab 程序，讀取K_File.dat和C_file.dat進行MOR,并且和ANSYS 結果（ansys.dat,在Example.mac里SOLVE_OPTION＝2）的對比。用戶必需設置Solver_Option = 1調用matlab的lu分解函數。（Solver_Option = 0 是使用external 的 MOR_MUMPS.exe程序做matrix factorization,速度可提高數倍。MOR_MUMPS.exe
展開 非均勻入口流速瞬態計算，相關設置都在fluent的case文件中 ￥30
非均勻入口流速瞬態計算，相關設置都在fluent的case文件中
comsol中計算瞬態溫度時報錯找不到一致的初始值，該怎么解決
找不到一致的初始值。
分段函數超出范圍
最后一個時步不收斂。
有哪位大神可以幫我解答一下，萬分感謝！！！跪求！！
提高Nastran計算效率的幾點建議 附NASTRAN 瞬態、沖擊譜、隨機振動分析下載
5.輸出控制
在動力學計算中，特別是頻響分析和隨機響應分析，如果控制輸出的頻率點比較密集，而模型又比較大的話，結果文件會非常龐大，往往可以達到十幾G甚至幾十G，這些結果文件不僅會導致計算速度慢，還會對后續的后處理帶來不便。一般情況下，需要控制結果的輸出。
1）在振動分析中，我們往往比較關注速度和加速度結果，那么可以選擇一些有代表性的點，組成SET集合，只輸出節點SET集的結果；對于應力結果，也可以只將高應力區和關注的應力區結果進行輸出。
2）F06文件控制，Nastran會將模型和計算結果以文本形式保存在F06文件中，這樣會導致F06文件很大，數據的讀入也耗時較長。可以相應的進行輸出控制。
不要求將模型輸出到F06文件：ECHO=NONE。
不要求將結果文件寫到F06文件中，以位移輸出為例說明。
PRINT是將位移結果輸出到F06文件中
PLOT是產生位移但不輸出位移。
下載地址：NASTRAN 瞬態、沖擊譜、隨機振動分析
展開 用Matlab編制的多自由度瞬態動力學強迫響應計算程序分享======Newmark&Runge-Kutta
%% 多自由度系統瞬態響應分析,New-mark Beta，適用于非比例阻尼，非線性剛度，非線性阻尼;
%% Inputs:
% K Stiff matrix
% C Damping matrix, Structural Damping will be transformed to viscous
% damping.
% M Mass matrix
% fi_set Force excitation DOFs.
% Force Force matrix for every i_set
% R_set Output DOFs, Disp, Velo,Acc output in cell format.
%% mxl.2015-5-24
% 單位制不做規定；默認自由度序號為從1到N
% 在本程序中沒有考慮非線性剛度 K=K(t)，非線性阻尼C=C(t)這類問題，后續可以添加；
% 輸入默認為：x(0)=0,x'(0)=1;t 表示時間；
% 強迫位移，強迫速度和強迫加速度功能沒有考慮；
% 結構阻尼輸入的時候，轉換為等效粘性阻尼的功能還沒有添加；
% 輸出請求為位移，速度和加速度，不含應力；
clear
clc
dt=0.0001;
t=[0:dt:10]';% 延遲計算時間到15秒，可以看到明顯的數值阻尼
method='Newmark';% Runge-Kutta,Runge-Kutta
% M=0.2533;
% K0=10;
% C=0.592;
m1=2e2;m2=5e3;
k1=2e6;k2=1.5e6;
c1=1000;c2=2000;
M=diag([m1,m2]);
C=[
c1+c2,-c2;
-c2,c2;
];
K0=[
k1+k2,-k2;
-k2,k2;
];
fi_set=1;
Force=5*sin(pi*t/0.6);
展開 有限元仿真在螺桿壓縮機應用研究
噪聲仿真計算分穩態計算和瞬態計算，穩態計算過程中不考慮壓力脈動對排氣端體消聲特性的影響，瞬態計算過程中必須考慮壓力脈動對排氣端體氣動聲學的影響，用非穩態方法計算流場，并將流場所計算出來的結果在仿真過程的每一個時間步中輸出時域壓力脈動作為瞬態計算的外界激勵源，如圖11所示。
9 結論
本文分別從靜力學、動力學、流場等七個方面對螺桿壓縮機進行仿真分析，并且在實際壓縮機開發過程中得到應用，實踐證明，仿真計算對壓縮機設計具有很好指導意義，為壓縮機開發縮短時間，避免后續由于設計問題出現重大的質量異常。
參考文獻：
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作者簡介：李日華（1987-），男，本科，主要從事螺桿壓縮機和智能裝備研發。
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