入水仿真的案例
dyna做楔形體入水的仿真，為什么固體單元有這么大的穿透
dyna做楔形體入水的仿真，為什么固體單元有這么大的穿透
【CFD數(shù)值仿真算例】圓球入水數(shù)值仿真
【計(jì)算軟件】Palabos開源軟件
【仿真平臺(tái)】自建高性能并行集群
【算例說明】通過CFD數(shù)值仿真，可得到入水物體的受力、運(yùn)動(dòng)軌跡及流動(dòng)規(guī)律（包括空泡）
【工程應(yīng)用】跳水運(yùn)動(dòng)員數(shù)值仿真、導(dǎo)彈入水數(shù)值仿真、翠鳥抓魚過程數(shù)值仿真等
【創(chuàng)新貢獻(xiàn)】自動(dòng)化計(jì)算流程+智能化參數(shù)優(yōu)化
【算例文件】請聯(lián)系 18867368123（微信） 或 jianchen122004@126.com
參考文獻(xiàn)：
基于SPH方法的楔形體入水仿真
1、背景
結(jié)構(gòu)物入水沖擊問題具有重要的工程應(yīng)用背景，在船體砰擊、水上迫降、水上飛機(jī)、空投魚雷入水等都屬于這類問題，隨著現(xiàn)代軍事和民用航空航海領(lǐng)域的發(fā)展，這類問題也得到了越來越多的關(guān)注。結(jié)構(gòu)物在入水過程中，會(huì)激起周圍流體介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)；反過來，流體介質(zhì)對結(jié)構(gòu)又施加各種反作用力，特別是在入水沖擊初期瞬態(tài)間過程中會(huì)遭受巨大的沖擊載荷，可能導(dǎo)致局部結(jié)構(gòu)失效，對飛機(jī)的設(shè)計(jì)至重要對于入水沖擊問題的研究，主要是在理論研究、試驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算方法方面，但無論哪方面的研究上都具有一定難度。最初入水沖擊問題主要是針對入水試驗(yàn)研究，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元技術(shù)的發(fā)展，研究者對數(shù)值模擬逐漸進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了一定的成就，但是由于有限元技術(shù)在網(wǎng)格上的限制，對入水這種大變形的問題進(jìn)行模擬時(shí)，往往會(huì)造成網(wǎng)格畸變，無法計(jì)算。近幾年來，無網(wǎng)格的SPH方法在模擬大變形問題的優(yōu)越性而越來越受到人們的重視。
本文運(yùn)用SPH方法對楔形體入水的過程進(jìn)行了模擬。
水和固體一樣，不像氣體那樣具有很好的可壓縮性，所以一般認(rèn)為是不可壓縮的。但是事實(shí)上，理論上不可壓縮的流體實(shí)際上都是可壓縮的，只是變化不明顯。為了描述這種不明顯的可壓縮性，更好的模擬水的狀態(tài)，需要引進(jìn)人工壓縮率。人工壓縮率的引進(jìn)主要是把所有不可壓縮的流體都考慮為實(shí)際上是可壓縮的。因此，可以用模擬可壓縮的狀態(tài)方程去模擬不可壓縮流。在一些有限元軟件中（如Is-dyna），Gruneisen狀態(tài)方程用的比較多，用于模擬水和空氣等可壓縮的流體。
展開 STAR CCM+案例｜救生艇入水仿真 救生艇模型
（3） 船體和水-氣界面周圍需要更精細(xì)的網(wǎng)格，以捕捉相關(guān)的流動(dòng)細(xì)節(jié)。
”
右鍵選擇模型樹節(jié)點(diǎn)
Geometry > Parts，點(diǎn)擊彈出菜單
New Shape Part → Block創(chuàng)建長方體
按如下圖所示尺寸創(chuàng)建Block
修改節(jié)點(diǎn)
Geometry > Parts > Block名稱為
Overlap
相同方式創(chuàng)建block，采用下表所示參數(shù)，并修改其名稱為
Water Surface
相同方式創(chuàng)建block，采用下表所示參數(shù)，并修改其名稱為
Boat
創(chuàng)建完畢后的幾何如下圖所示。
展開 
STAR-CCM+入水仿真/運(yùn)動(dòng)建模案例：落入水中的救生艇
模擬從船體初始位置剛好高于水表面開始，相關(guān)屬性設(shè)置如下：
?質(zhì)量：10,000kg
?圍繞穿過質(zhì)心的軸的慣性矩：16000.0 kg m^2
?初始下降速度：22 m/s
?初始角速度：0 rad/s
?初始傾斜角：35°
2
STAR-CCM+設(shè)置
（1）設(shè)置邊界類型；本案例把流體域分為兩個(gè)域，一個(gè)是救生艇，一個(gè)是背景。為能夠在兩個(gè)區(qū)域之間創(chuàng)建重疊交界面，將重疊網(wǎng)格類型分配給重疊區(qū)域中的至少一個(gè)邊界。此邊界類型應(yīng)用于重疊區(qū)域的所有邊界表面，這些表面嵌入在背景區(qū)域內(nèi)，不是船體的一部分。對于與背景區(qū)域的邊界共平面（在本例中是對稱平面）的重疊區(qū)域的邊界，必須為其指定相同的邊界類型。本案例backgroud域邊界設(shè)置類型如下：
Overset流體域邊界設(shè)置條件如下：
設(shè)置完成的結(jié)果如下：
（2）選擇物理模型；在將overset域耦合到backgroud域前，必須先有一個(gè)物理連續(xù)體，并將它同時(shí)指定給兩個(gè)區(qū)域。 可創(chuàng)建物理連續(xù)體，然后激活模擬作用于船體上的力時(shí)所需要的數(shù)個(gè)物理模型。本模擬通過使用VOF模型，對同一連續(xù)體內(nèi)的兩種流體（空氣和水）的行為建模。 由于存在處于不同相的兩種流體，所以激活歐拉多相模型，并使用重力模型將兩種流體受到的重力作用納入考慮之中。假定流體是層流，因?yàn)楸窘坛讨恢塾谀M入水和撞擊力。 如果要模擬救生船長距離運(yùn)動(dòng)的真實(shí)案例，則需要使用湍流模型。
展開 STAR-CCM+ & Abaqus 聯(lián)合仿真：圓柱體高速入水雙向流固耦合 ￥700
【全套源文件】STAR-CCM+ & Abaqus 聯(lián)合仿真：圓柱體高速入水雙向流固耦合(FSI)深度解析
【相關(guān)領(lǐng)域】：船舶與海洋工程、兵器科學(xué)、航空航天等跨域問題
【軟件版本】：STAR-CCM+ 2406 ABAQUS 202X以上
本人研究方向?yàn)楹Ｑ蠛叫衅骺缬蚨辔锢韴鲴詈希笇?dǎo)過多位相關(guān)專業(yè)碩士博士研究生，科研項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富。
1. 算例簡介
本資源針對高速入水沖擊這一強(qiáng)非線性流固耦合難題，提供了一套完整的 STAR-CCM+ (CFD) + Abaqus隱式協(xié)同仿真（Co-Simulation）解決方案。
算例成功復(fù)現(xiàn)了圓柱體入水過程中的空泡演化、入水沖擊載荷突變以及結(jié)構(gòu)體的動(dòng)態(tài)應(yīng)變響應(yīng)，解決了FSI計(jì)算中常見的“網(wǎng)格負(fù)體積”與“耦合面數(shù)據(jù)傳遞發(fā)散”問題。
2. 核心技術(shù)亮點(diǎn)
? 雙向耦合機(jī)制 (2-Way FSI)：實(shí)現(xiàn)流體壓力場與固體位移場的實(shí)時(shí)雙向數(shù)據(jù)交換，非單向弱耦合。
? 動(dòng)態(tài)網(wǎng)格技術(shù)：采用 重疊網(wǎng)格技術(shù)處理圓柱體的高速大位移運(yùn)動(dòng)，有效避免動(dòng)網(wǎng)格重構(gòu)導(dǎo)致的質(zhì)量下降。
? 精準(zhǔn)空泡捕捉：VOF 多相流模型配合空化模型，清晰捕捉空泡壁面分離、擴(kuò)張及表面閉合現(xiàn)象。
? 收斂性優(yōu)化：針對高速?zèng)_擊工況，優(yōu)化了耦合時(shí)間步與內(nèi)迭代策略，確保計(jì)算穩(wěn)定。
3. 資源包清單（所見即所得）
CFD 模型 (.sim)：STAR-CCM+ 原文件，包含完整的網(wǎng)格劃分、VOF設(shè)置、重疊網(wǎng)格及協(xié)同仿真接口設(shè)置。
FEA 模型 (.inp)：Abaqus 輸入文件，包含材料屬性、網(wǎng)格、分析步及 Co-simulation定義。
技術(shù)說明文檔 (PDF) 。
4. 適合人群
正在被流固耦合“負(fù)體積報(bào)錯(cuò)、不收斂”折磨的碩士和博士研究生。
需要做入水、出水航行體結(jié)構(gòu)響應(yīng)的研究人員。
附注： 本算例模型已調(diào)通。
展開 流固耦合楔形體低速入水應(yīng)變驗(yàn)證 ￥2000
<p class="ql-align-center"><strong>流固耦合楔形體低速入水驗(yàn)證</strong></p><p><br></p><p><strong>仿真設(shè)置 </strong></p><p>幾何建模和材料見文獻(xiàn)，通過提取對應(yīng)位置的應(yīng)力與試驗(yàn)數(shù)據(jù)（入水速度2m/s）進(jìn)行對比。<span style="color: rgb(25, 27, 31);">wechat1 cheaper</span></p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202412/d38ce6ba918ecf0ab9db6562be1cc10d.png" width="234"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202412/1b713dcbead997cc532f4408cb14de33.png"></p><p><strong>結(jié)果</strong></p><p>楔形體應(yīng)變發(fā)生在最大入水時(shí)刻，仿真數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差4%，且入水過程0.01s內(nèi)應(yīng)變與試驗(yàn)數(shù)據(jù)趨勢變化一致。驗(yàn)證了STARCCM&ABAQUS協(xié)同計(jì)算的有效性。</p><p>1.對比了數(shù)值與試驗(yàn)應(yīng)變時(shí)歷曲線。
展開 難處理流體大變形與固體交互強(qiáng)非線性，求結(jié)合工程案例的 Abaqus流固耦合靠譜課程推薦文檔
案例覆蓋核心強(qiáng)非線性場景：課程精選的案例全面覆蓋不同類型的流體大變形與固體交互問題，每個(gè)案例均實(shí)現(xiàn) “問題拆解 - 技術(shù)方案 - 全流程實(shí)操 - 結(jié)果驗(yàn)證” 的深度教學(xué)：
案例一：高速彈體入水仿真（流體極端大變形 + 固體沖擊交互）
1) 問題特點(diǎn)：彈體高速?zèng)_入水中，水流產(chǎn)生破碎、飛濺等極端大變形，同時(shí)彈體與水體產(chǎn)生瞬時(shí)強(qiáng)沖擊，屬于典型的流體 - 固體強(qiáng)非線性交互；
2) 理論解析：講解 SPH 算法（光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)）的粒子離散原理，為何該算法適合處理流體破碎這類無網(wǎng)格畸變的大變形問題，以及沖擊載荷下固體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)理論（如應(yīng)力波傳遞、材料塑性變形）；
3) 實(shí)操演示：從彈體與水體的幾何建模（SPH 粒子域定義）、材料參數(shù)設(shè)置（水體的 EOS 狀態(tài)方程、彈體的塑性本構(gòu)）、沖擊邊界條件（彈體入射速度設(shè)置）、求解控制（時(shí)間步長優(yōu)化以捕捉瞬時(shí)沖擊），到結(jié)果分析（水體粒子運(yùn)動(dòng)軌跡、彈體應(yīng)力分布），全程演示如何通過 SPH 算法解決流體大變形，同時(shí)通過調(diào)整固體材料參數(shù)、沖擊載荷施加方式處理強(qiáng)非線性交互；
4) 問題解決：針對仿真中可能出現(xiàn)的 “粒子穿透固體”“計(jì)算發(fā)散” 等問題，演示如何通過優(yōu)化粒子密度、設(shè)置接觸約束、調(diào)整求解收斂準(zhǔn)則來解決。
展開 同是LevelSet技術(shù)，國產(chǎn)CFD軟件VirtualFlow如何在捕捉氣液界面時(shí)更精準(zhǔn)和高質(zhì)量守恒？
在VirtualFlow中，提供了三種處理在初始化的格式，分別是WENO、Fast Marching 1storder、Fast Marching 2ndorder，通常情況下選擇三階WENO格式處理再初始化過程，保證精度和穩(wěn)定性，Redistancing Steps屬于內(nèi)循環(huán)最大迭代步數(shù)，通常保持默認(rèn)即可，設(shè)置界面如下圖所示：
相關(guān)理論和實(shí)現(xiàn)方式可參考：
https://www.researchgate.net/publication/2642502_An_Efficient_Interface_Preserving_Level_Set_ReDistancing_Algorithm_And_Its_Application_To_Interfacial_Incompressible_Fluid_Flow
2、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
氣泡形態(tài)驗(yàn)證
分別用VirtualFlow與商軟對氣泡形態(tài)變化過程進(jìn)行仿真。從圖(a)是實(shí)驗(yàn)值與VirtualFlow的LevelSet模型仿真對比，紅色半圓是實(shí)驗(yàn)中氣泡形態(tài)，綠色半圓是仿真的氣泡形態(tài)。可見仿真和實(shí)驗(yàn)吻合的非常好；圖(b)是用商軟的VOF模型進(jìn)行的仿真，可以看到仿真的氣泡形態(tài)與實(shí)驗(yàn)吻合的不好；圖(d)是用不同的模型模擬圖(c)過程中氣泡變化過程，可以看出用VirtualFlow的LevelSet模型仿真的結(jié)果是與實(shí)驗(yàn)值完全吻合的(綠色)。
液面晃動(dòng)驗(yàn)證
從水箱搖晃的液面變化的實(shí)驗(yàn)對比可見，仿真沒有出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的液體碰壁濺落現(xiàn)象，這主要是因?yàn)榫W(wǎng)格精度較粗，并且采用二維仿真導(dǎo)致。除此之外，液面的運(yùn)動(dòng)形態(tài)與實(shí)驗(yàn)非常吻合。
3、應(yīng)用場景展示
車庫入水仿真：特大暴雨可能引發(fā)地下車庫入水，采用LevetSet方法可精準(zhǔn)分析入水過程狀態(tài)變化。
展開 Fluent VOF+重疊網(wǎng)格 圓柱入水（一）
開啟抨擊力監(jiān)測，對圓柱入水抨擊系數(shù)展開監(jiān)測。
3.9 后處理設(shè)置
對計(jì)算完成后的圓柱恒定速度入水動(dòng)畫進(jìn)行繪制。
學(xué)ABAQUS流固耦合怕浪費(fèi)時(shí)間？技術(shù)鄰讓你 “花的每一分錢、每一分鐘都有回報(bào)”
技術(shù)鄰課程：技能回報(bào) “深且廣”
1) 能落地：直接用學(xué)到的方法完成自己的項(xiàng)目，比如某研究生用技術(shù)鄰教的 “ALE 方法”，1 周就完成了 “彈體入水” 仿真，論文數(shù)據(jù)直接用；
2) 可遷移：學(xué)會(huì) “解決一類問題的思路”，比如學(xué)完 “剎車熱耦合”，能遷移解決 “電機(jī)散熱”“設(shè)備傳熱” 等問題，技能適用范圍廣；
3) 高回報(bào)：企業(yè)學(xué)員能幫公司優(yōu)化產(chǎn)品（如降低剎車溫度、減少制動(dòng)尖叫），獲得晉升機(jī)會(huì)；科研學(xué)員能快速完成課題，順利畢業(yè)或發(fā)表論文。
技能回報(bào)對比表：
技能維度
普通課程
技術(shù)鄰課程
項(xiàng)目落地能力
無法獨(dú)立完成自己的項(xiàng)目
1-2 周內(nèi)獨(dú)立完成自己的核心項(xiàng)目
技能遷移范圍
僅會(huì)課程中的 1-2 個(gè)通用案例
能解決同類行業(yè)的 5-10 種相關(guān)問題
實(shí)際回報(bào)
簡歷加分有限，無實(shí)際成果
企業(yè)學(xué)員：優(yōu)化產(chǎn)品 / 提升效率；科研學(xué)員：完成論文 / 課題
選技術(shù)鄰，是選 “高性價(jià)比的有效學(xué)習(xí)”
學(xué)ABAQUS流固耦合，不是 “越便宜越好”，也不是 “越久越好”，而是 “能否快速解決自己的問題，獲得長期可用的技能”。普通課程讓你 “花時(shí)間、花金錢、還踩坑”，技術(shù)鄰則讓你 “省時(shí)間、省成本、能落地”。如果你不想在無效學(xué)習(xí)上浪費(fèi)精力，想讓每一分投入都有回報(bào)，技術(shù)鄰的ABAQUS流固耦合課程就是最優(yōu)選擇。
展開 
