abaqus流體模擬的案例
Abaqus非牛頓流體模擬方法 ￥169.99
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202007/imgs/3e90259f09b04630aef2c20cd6352c3b"></p><p><strong>John Mainstone與瀝青滴漏實驗裝置</strong></p><p>非牛頓流體中的脹塑性流體無疑是流體中的世界級網紅，它很奇特，人可以在上面快速跑動，但是靜站在上面就會陷下去，它的力學特點是表觀粘度隨剪切速率的增大而增大，通俗地講就是“你剛（快）我強，你弱（慢）我柔”，可以抵抗沖擊，但是輕撫就稀碎，所以有人建議拿它來做防彈衣。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202007/imgs/865509da4ae8473d82e11380421f2c02"></p><p><strong>脹塑性流體</strong></p><p>如何用Abaqus模擬非牛頓流體？</p><p>Abaqus自6.9版加入了非牛頓流體的模擬功能，用戶可以在Abaqus/CFD模型中執行一個包含非牛頓流體的流體動力學分析，也可以在Abaqus/Explicit模型中使用非牛頓流體，比如CEL或SPH分析。</p><p>需要注意的是，在Abaqus/Explicit模型中使用非牛頓流體，剪切粘度的定義必須與狀態方程（EOS）描述的材料一起使用。
展開 ABAQUS模擬多孔介質流體流動之地層排水固結
ABAQUS有限元軟件 soil模塊可模擬計算多孔介質中流體流動這種滲流應力耦合問題，其是通過將介質視為多相材料并采用有效應力原理來描述其力學行為來對多孔介質進行建模。提供的多孔介質模型考慮介質中兩種流體的存在。一種是“潤濕液體”，它被認為是相對（但不是完全）不可壓縮的。另一種是相對可壓縮的氣體。當介質部分飽和時，兩種流體都存在于一個點上；當完全飽和時，完全充滿潤濕液體。單元體積由一定體積的固體物質、一定量的孔隙和一定體積的潤濕液體構成，如果被壓差驅動則可以自由地通過介質。ABAQUS軟件就是通過將有限元網格附著到固相來模擬多孔介質，流體可以流過這個網格。其中模型的力學機理是基于有效應力原理，不再贅述，其中流體流動默認為為達西滲流。
孔隙流體的滲流行為遵循Darcy定律或Forchheimer定律，Darcy定律一般適用于低滲流流速，是線性關系而Forchheimer定律是非線性定律，主要模擬更高流動速度的情況，Darcy定律可以認為是Forchheimer定律的特例。Darcy定律用于表述為層流條件下通過多孔介質的滲流速度與水力梯度滿足線性關系，在一維條件下有：
為平均滲流速度，Q為流量，A為過水面積，k為滲透系數，H為測壓水頭，z是某指定參考面之上的高度。
模擬示例之地層排水固結
（1）幾何模型：
圖1
（2）模擬材料：
*Material, name=ROCK
*Density
2500,
*Permeability, specific=10000,DEPENDENCIES=1
XXXXXXXXX
*Depvar
3,
*Elastic
2.3e+09, 0.2
*User Defined Field
*Mohr Coulomb
27.,0.
展開 流體力學數值模擬
流體力學數值模擬
流體力學數值模擬
流體力學數值模擬
CFA瞬態模擬實例 — 流體振蕩器
流體振蕩器是一種無需使用任何移動部件即可產生流體脈動或掃掠運動的裝置。振蕩僅基于設備內的內部流體動力學。流體振蕩器是堅固且免維護的設備。它們沒有移動部件，因此是堅固且免維護的設備。流體振蕩器有很多用途，例如流動分離控制、減阻、流量計設計和流體混合。它們還用于汽車或卡車的擋風玻璃清潔裝置。最早于 20 世紀 50 年代被發現。
射流振蕩器產生周期性振蕩射流，無需任何移動部件。 輸出射流的雙穩態可以由流入流的不穩定性或反饋通道產生。由于“壁附著”效應（也稱為“柯恩達”效應），流體從會聚噴嘴流出并附著到腔室的壁側。水流濺到墻上并填充反饋通道。反饋路徑中的流體擾動射流并迫使其附著到另一面壁上。同樣的事情在另一個分支中重復，導致輸出射流開始掃掠。
一、CAD建模
在網上搜索"Fluid oscillator”關鍵字可以找到很多現有的流體振蕩器的設計，以下圖為例，在Creo中建模。
二、模擬設置
1、模型選擇
在模型菜單中選擇“紊流”和“流線”模型
2、流體域選擇和邊界條件
點擊“創建流體域”旁邊的“選擇模擬域”命令。
選擇“添加流體域”，選擇CAD模型。
使用“添加邊界條件”命令，選擇入口和出口，添加如下邊界條件
入口：流量入口，值為0.1gpm
出口：壓力出口，值為0Pa
3、生成網格
點擊菜單中的“生成網格”命令，使用默認設置，生成如下網格。
4、材料設置
點擊菜單欄的“材料”命令，將流體域的材料設為水。
展開 網格劃分與流體力學數值模擬
不大可能有定量關系，不然還要數值計算干什么，呵呵。
不過一些特定情形下是可以有個大概的量級概念的，比如壁面處的邊界層的劃分。
對于一般湍流邊界層而言，壁面邊界層的厚度約1cm左右的量級，而其中又可分成層流底層、過渡層以及慣性層等，它們大概占整個邊界層的一定比例，因此大小量級也有，依據這樣劃分網格可以把壁面附近的流動比較好地刻畫，而不關心這里流動的就可以用壁面函數法，依據采用的不同的壁面函數，又可對近壁面處劃分不同的網格。
又比如，在非近壁面處，一般是有源的地方網格密一些，因為那塊梯度大，但是定量的比較困難。
還比如，DNS中的網格最小尺寸與湍流脈動的最小渦有關，這又與Re數大小有關，這可以有個定量的量級估計，但是確切應該多大，還是沒有定論。
在實際應用中，網格的劃分通常就是按照以上一些基本的原則進行，然后，如果要得到一個與網格無關的計算結果，往往要加密網格，在不同的網格上試驗，得到與網格無關的結果才行。這就是有些英文文獻里說的網格無關性檢驗。于一般湍流邊界層而言，壁面邊界層的厚度約1cm左右的量級，而其中又可分成層流底層、過渡層以及慣性層等，它們大概占整個邊界層的一定比例，因此大小量級也有，依據這樣劃分網格可以把壁面附近的流動比較好地刻畫，而不關心這里流動的就可以用壁面函數法，依據采用的不同的壁面函數，又可對近壁面處劃分不同的網格。
又比如，在非近壁面處，一般是有源的地方網格密一些，因為那塊梯度大，但是定量的比較困難。
還比如，DNS中的網格最小尺寸與湍流脈動的最小渦有關，這又與Re數大小有關，這可以有個定量的量級估計，但是確切應該多大，還是沒有定論。
在實際應用中，網格的劃分通常就是按照以上一些基本的原則進行，然后，如果要得到一個與網格無關的計算結果，往往要加密網格，在不同的網格上試驗，得到與網格無關的結果才行。這就是有些英文文獻里說的網格無關性檢驗。
展開 利用lammps模擬LJ流體在微通道中為二維流動
2.1.問題描述
本次研究擬采用LJ體系模擬二維Couette flow，Couette flow（庫愛特流）指的是粘性流體在相對運動著的兩平行平板之間的層流流動。這個流動是由作用在流體上的粘性力和與平板平行的外部壓力推動的。本次研究通過固定底端，移動頂端來制造Couette flow。
2.2.模型描述
具體模型如圖2.1所示。本次模擬采用LJ約化單位，初始晶體模型為六方最密堆積結構，晶格參數為0.7，沿x（100）方向為20倍晶格長度，y方向（010）為20倍晶格長度。此次模型為2維模型，x為流動方向，因此設置為周期性邊界。y方向采用收縮邊界，以模擬平板移動。采用OVTIO進行模型可視化處理。在模擬流動前先設置流動區域和平板區域。具體方式為采用velocity和fix setforce命令固定底端和頂端1倍晶格長度的區域作為平板。對中間的流體區域采用速度標定法進行控溫。在進行流動模擬時，為頂端的固定區域設置沿x方向的初速度為5.0，其他方向速度為0。底端繼續保持固定。流動模擬一共運行100000步。
圖2.1：模型示意圖
2.3結果整理與分析
圖2.2展示了在初始1000步，50000步和100000步時流體原子沿著y方向的x方向速度（vx）的分布情況。從圖中可以看出有平板與流體之間粘性力帶起的流體運動存在著明顯的滯后現象。這樣的滯后體現在空間和時間尺度上。在空間尺度表現為從固定端到移動端存在著明顯的速度梯度。從時間尺度上表現為流體的速度隨著時間逐漸增加。同時還利用OVITO分析了沿y軸不同位置原子的移動軌跡，如圖2.3所示。這里也可以清楚的看的靠近頂端移動平板的原子在相同時間內有著更長的移動距離。
展開 流體仿真軟件VirtualFlow：Level-set在多相流模擬中的應用
準確地模擬和分析這些多相流的流動行為，對于優化工程設計、提高生產效率以及保障安全運行具有至關重要的意義。
然而，傳統的單相流模擬方法顯然無法滿足多相流問題的需求，因為多相流涉及到不同相之間的復雜界面相互作用、相間傳熱傳質以及拓撲變化等現象。幸運的是，Level-set方法作為一種有效的界面捕捉技術，為多相流的數值模擬提供了一種有力的工具，而上海積鼎信息科技有限公司自主研發的VirtualFlow軟件，正是基于這種先進方法的專業多相流仿真軟件。
1 Level-set模型介紹
1.1 基本原理
界面追蹤方法通常用于兩種或多種不互溶流體的自由界面流動（可以是液-液或者氣-液體系），流體之間由清晰的界面分隔，并且界面隨時間變化。界面追蹤/捕捉方法是一種通過追蹤某個場的變化來確定和追蹤界面的方法。該方法對整個計算域求解一個輸運方程，然后把兩相流體視作具有變化物性的單一流體。這些物性的變化通過相標記函數x(x,t)的輸運來考慮
1.2 特點與優勢
（1）界面捕捉能力強 ，Level-set方法能夠自然地處理復雜的界面變形和拓撲變化，如液滴的分裂、合并以及氣泡的形成和破裂等，無需對界面進行顯式的參數化處理，避免了在處理復雜界面問題時可能出現的網格扭曲和計算困難等問題。
（2）物理量計算準確，通過光滑的Level-set函數及其導數，可以較為準確地計算界面處的幾何量，如法向量、曲率等，從而能夠更精確地模擬表面張力等物理效應，更好地反映多相流的實際物理過程。
展開 模擬多孔介質中不同的流體流動
在微觀尺度上模擬多孔介質中的流動
為了更深入地理解流經多孔材料中的流動特征，有必要仔細研究它的微觀結構。這樣我們不僅能更深入的理解多孔材料，也有信心使用宏觀方法來模擬多孔材料中的流動。
下面的動畫顯示了一個大小為 2 cm × 2 cm × 6 cm 的復雜多孔結構，以及使用線性納維-斯托克斯方程計算的流型。
小型多孔塊中的流型。
這些多孔塊中包含低流速和高流速的區域，也包含根本不發生流動的區域。即使結構是不規則的，當放大另一個位置的相同多孔結構樣品時，其流動特性也是相同的。因此，這被稱為 代表性單元體積（REV）。對代表性單元體積進行平均可以得到宏觀方程，詳見下一節內容。
為了表征流動并獲得有關宏觀方程的信息，下面幾個數值很重要：
孔隙率 ，描述了孔隙體積與總體積的比率，可以從幾何形狀計算
沿流動方向（縱向）下降的壓力 ，可以計算或預定義
表觀速度 ，或通過結構的體積流量 (m3/s)，除以總橫截面積 (m2 )
宏觀尺度的流動
達西定律是描述多孔材料流動的基本定律，它最初只是一個經驗定律，后來在理論上由納維-斯托克斯方程推導出來。它描述了速度場 (m/s)與壓力梯度 （Pa）之間的線性關系。
(1)
其中，(m2) 是多孔介質的滲透率， (Pa·s) 是流體的動力黏度。
在規則結構中，如填充床或粒狀土壤，滲透性可以由 Kozeny-Carman 關系推導：
(2)
其中， (m) 表示有效粒徑（對于球形顆粒，等于球體直徑）。
線性達西定律適用于低速流動。與自由流動一樣，多孔介質中的雷諾數
(3)
也用于表征流動， (m) 是特征長度尺度。
線性達西定律適用于 ，因此孔隙尺度流動可以被描述為蠕變流，其中慣性力與黏性力相比非常小。
展開 《流體力學數值模擬》
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基于“FLUENT/CFD”流體模擬——課件學習
全新的FLUENT/CFD計算流體力學的課程學習，機房上機實操、每個學員一臺電腦動手操作。實際的工程案例來講解授課，學員可以把問題帶到現場解決， 直接搭建一個長期的學習平臺。做科研本身就是個漸進的過程。
時間：2019年6月12日-2019年6月16日 （一天報到、四天授課）
特：報名參加一次，后期可多次免費聽課 可開發票（培訓費、會議費、咨詢費）
一、FLUENT/CFD仿真及網格生成技術
二、FLUENT基本算例與討論
三，FLUENT/CFX應用與提高
四，FLUENT UDF的案例實操
五、FLUENT在工程實例分析及練習
六、顆粒DPM離散相模擬
七、動網格及旋轉網格應用
八、FLUENT多相流模擬
九、FLUENT燃燒模擬
十輔助課程支持
FLUENT/CFD通用模擬計算流體力學——課件
聯系人 : 劉 浩 楠 手 機：18311050656（同微信）
咨詢QQ：1549935216 E_mail：1549935216@qq.com
FLUENT/CFD軟件學習群：528010557 （備注大學、身份及姓名）
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如何正確模擬不同類型的流體流動？
對于經常出現在微流體設備中的完全層流，您可以選擇層流 接口。如果 ，您應該選擇蠕動流接口。
許多工業應用具有高流速和高雷諾數，在這種情況下需要使用湍流接口。閱讀我們之前的文章，可以詳細了解您應該選擇哪種湍流模型。
畢竟，CFD 仿真具有一定的困難，因為流動的性質仍未完全了解。COMSOL 軟件提供了使用最新數值技術模擬所有流態的接口。COMSOL案例庫中的示例模型可以幫助您了解哪種接口適合您的應用。
在 COMSOL 中模擬黏彈性流體
或者，如果你對研究聚合物感興趣，你可能會想到：當對黏彈性流體施加一定的力時，流體如何開始看起來像繩子上的珠子。今天這篇文章讓我們來看一個使用 Oldroyd-B 聚合物的例子。
黏彈性流體
顧名思義，黏彈性流體是具有彈性的流體。當黏彈性流體變形時，一定的力試圖使其恢復到未變形的狀態。這類流體包括：
聚合物熔體
油漆
蛋白質懸浮液
油漆是一種黏彈性流體。
2020 年，聚合物流動模塊隨著 COMSOL Multiphysics? 軟件 5.6 版本一起發布，包括黏彈性流體模型。我們可以使用這些模型來解釋流體的彈性并預測其施加的力、涂層的均勻性和模具填充程度。
聚合物流動模塊中包含以下黏彈性流體模型：
Oldroyd-B 流體
Gisekus
FENE-P
LPTT
這里，我們將重點介紹 Oldroyd-B 流體的長絲由于表面張力效應而拉伸時的模擬結果。如果你想逐步構建這個模型，請至 COMSOL 官網下載：“黏彈性細絲的串珠結構”教程模型。
模擬 Oldroyd-B 聚合物中的表面張力效應
我們的示例模型是從建立一條長的、未拉伸的 Oldroyd-B 流體細絲開始的。細絲被建模為一個初始半徑有小幅擾動的液體圓柱體，流動被建模為軸對稱。
Oldroyd-B 流體被建模為聚合物在牛頓液體中的稀溶液。
展開 非牛頓流體多相流模擬
如下論文，雙歐拉模型
【CAE案例】流體振蕩器流場模擬
研究背景
流體振蕩器是沒有活動部件的設備，根據流動入口的雷諾數及其幾何形狀的不同，能夠在出口處產生均勻且可預測的頻率脈動氣流。流體振蕩器的應用范圍主要包括燃燒控制、改進翼型中的流動分離或減少阻力。
圖1：流體振蕩器工作示意圖
流體振蕩器一直是許多實驗和數值研究的主題，流體振蕩器的CFD數值模擬大多基于雷諾平均方程（Reynolds-averaged Navier-Stokes equations，RANS）。
本案例使用了流體有限元仿真軟件進行高分辨率數值模擬，為了能夠更好地捕捉到振蕩器內部的流場細節，采用了大渦模擬（Large eddy simulation，LES）的方法，以便更好地了解振蕩器的流體動力學行為，模擬結果可用作基準測試參考。
模型建立
本案例中，振蕩器的幾何模型如下圖所示。
圖2：振蕩器幾何示意圖
由于康達效應（Coanda Effect），噴嘴產生的射流傾向于附著在壁的兩側之一。
例如，假設在特定時刻射流附著在底壁上，大部分射流將通過底部出口離開振蕩器。
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