液體晃動的案例
【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。
CFD專欄丨多物理場仿真CFD+MBD篇：洗衣機平衡環
在離心力作用下，平衡環內的液體會逐漸堆積到相反的一側，從而抵消衣物的偏心力。
合理的平衡環設計可以保證內筒和外筒在脫水時不碰撞，或僅發生輕微的觸碰。
洗衣機平衡環安裝位置
平衡環內部結構
1
平衡環的多物理場仿真
平衡環內的液體晃動在CFD中屬于自由液面兩相流問題。而平衡環的運動軌跡則來自安裝在底部的驅動電機，洗衣筒體懸掛系統（吊桿、彈簧減震器）共同作用的結果，既有轉動也有擺動，屬于典型的多體動力學MBD問題。平衡環的糾偏（減振）能力除了和平衡環內的液體晃動力有關，也和洗衣機的懸掛系統相關。兩者是實時耦合，相互影響的。
以往的單物理場仿真方法要么假定平衡環的運動規律已知，或流體質心位置（液面形狀）已知，來分析，顯然不能反映真實的情況。
CFD+MBD模型
Altair AcuSolve+MotionSolve采用雙向耦合的方法，考慮了液體晃動和機構運動的相互影響。
AcuSolve輸入剛體的六自由度運動軌跡，輸出液體晃動產生的力和扭矩。MotionSolve則根據輸入的流體動態載荷確定下個時刻剛體的位移。
展開 美國SSLC公司推出適用于低溫工況的全復合材料高壓容器
Scorpius Space Launch Company (SSLC) 公司宣布向市場上推出了一款結合其防晃動擋板技術創新，適用于低溫工況的全復合材料高壓儲罐。
SSLC 公司在結構復雜的V型壓力容器領域擁有10年以上的生產技術經驗和領先優勢，向超過25家航空航天用戶交付了100多個品牌為 PRESSURMAXX 的高壓容器。SSLC公司現在向市場推出一款新型火箭推進劑燃料儲罐，在儲罐內壁上設有碳纖維材質的液體晃動擋板，以擴大公司輕型產品系列的應用范圍。今年夏天起開始向小型火箭市場交付該類產品，使火箭推進劑燃料儲罐可設計為主要承重構件。
PRESSURMAXX 產品系列包含可承受高達數千psi壓力的高壓容器。設計兼容所有航空航天領域所用到的普通液體與氣體種類，工作溫度范圍自-160℃~77℃ 。
2010年SSLC公司參與了一項航天器項目的液體晃動阻尼系統的研發和測試，系統采用了靈活防晃動擋板設計用來穩定航天器的轉向系統。該設計現已成功實現在火箭推進劑燃料儲罐上的商業化應用。
燃料儲罐采用SSLC公司專有的Sappire77低溫樹脂系統和碳纖維材料制成。不含金屬、無緊固件、無需焊接或其他密封劑。產品具有質輕、堅固、高性能和低成本等多種優勢。
SSLC公司的首席執行官Markus Rufer表示：“這款具備多種優異性能的產品，非常引人矚目，可完美應用于快速發展中的小型衛星發射市場的運載火箭上”
環氧樹脂https://www.hongyantu.com/index.php?r=good%2Findex&cd=10&cd2=1002&page=4
展開 Abaqus/CFD——流體動力學分析模塊介紹
使用Abaqus/CFD和Abaqus/Standard及Abaqus/Explicit進行多物理場耦合仿真，如動脈瘤分析、電子元件冷卻分析、輪胎滑水分析及油箱中液體晃動等等。
流固耦合及熱傳導在Abaqus/CFD與Abaqus/Standard都可以實現。流固耦合在Abaqus/CFD與Abaqus/Explicit可以實現，但熱傳導不可以。
Abaqus/CAE支持創建CFD模型。
流固耦合分析時，需要分別定義流體與固體的接觸面。
Abaqus/CFD jobs提交執行與普通Abaqus的jobs文件一樣。流固耦合分析的jobs文件提交通過Co-excution提交。
以上簡單介紹了Abaqus/CFD 流體動力學模塊的應用、建模及分析提交的知識，后續將為大家分享更多內容。
Abaqus CFD——流體動力學分析模塊介紹.pdf
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技術鄰推薦：
ABAQUS焊接模擬-空間三維多路徑串行焊接（Fortran子程序二次開發）
基于Hypermesh聯合lsdyna采用SPH方法模擬高低水位流動
Abaqus 中創建零厚度cohesive單元的幾種方法
展開 
AbaqusCEL在核電燃料棒跌落過程中的應用
利用CEL可模擬流體的流動、液體晃動、氣體流動、穿透問題以及沖壓成型等大變形問題。用戶可方便地在Abaqus/CAE中定義CEL分析。
核燃料是可在核反應堆中通過核裂變產生核能的材料，是鈾礦石經過開采、初加工、鈾轉化，進而加工成核燃料元件。壓水堆核電站用的是鈾-235富集度為3%左右的核燃料。以百萬千瓦級壓水堆核電站為例，通常核反應堆內有157個核燃料組件，每個組件由17×17根燃料棒組成。燃料棒由燒結二氧化鈾芯塊裝入鋯合金管中封焊構成。部分燃料組件中有一個控制棒，控制核裂變反應。
燃料棒在組件卡槽中有跌入下部液態金屬中的現象，該過程既有結構之間的接觸碰撞，又有結構件落入流體中。該過程可以通過有限元軟件Abaqus中的CEL技術模擬,本文通過簡化模型闡述燃料棒跌落過程的模擬。
模型如下：
載荷與邊界條件
計算結果
來源：有限元在線的博客，版權歸作者所有。
展開 基于FLUENT的油罐內流體運動規律仿真
關鍵詞：FLUENT，油罐，VOF模型，計算流體力學，流體運動
罐車緊急制動或者減速過程中會出現液體晃現象，液體晃動會對罐壁產生沖擊載荷，容易影響其使用壽命，并且可能會存在安全問題。對這類運動過程進行研究有著重要的工程應用意義。利用FLUENT軟件對油罐內流體運動規律進行了數值模擬。通過精細的網格劃分和仿真設置，得到了其內部流場的速度分布、壓力分布和相分布。通過該數值模擬方法，可以預測油罐內流體的運動規律，減少實驗時間和成本。同時，該方法也可以為其他裝置內液體流動規律的研究提供參考和借鑒。
在仿真過程中，首先建立了油罐的三維模型，并對其進行了網格劃分。為了提高仿真精度，可以對幾何模型進行局部加密處理。隨后設置了仿真參數，包括流體密度、粘度等參數。采用SST k-omega湍流模型來描述流體的湍流特性。后續可以通過改變操作參數對其進行更為細致的數值模擬，以進一步探究其流場分布。建立幾何模型時對其進行適當的結構優化便于數值模擬過程，網格劃分時對其施加一定的控制（如曲率和偏度）以提高網格質量，綜合得到網格質量大于0.3。幾何模型如圖1所示，網格劃分如圖2所示。
圖1幾何模型
圖2網格劃分
油罐內初始相分布如圖3所示，仿真計算1s后，氣液分布、壓力分布和速度分布分別如圖4、5、6、7所示。
圖3初始相分布
圖4 1s后相分布
圖5 1s后速度分布
圖6 1s后壓力分布
圖7 1s后矢量圖顯示相分布
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡
展開 Abaqus流固耦合仿真方法 附ABAQUS初學者用戶子程序小例子下載
仁者心動；拉格朗日網格在動，歐拉網格不動
特點：
a.可用于固體材料的大變形分析；
b.支持自適應網格細化；
c.可以定義網格運動：歐拉網格移動、旋轉、縮放等來包絡歐拉材料；
應用領域：
常規流固耦合：如液體箱晃動分析、飛機水域迫降、產品包裝模擬、填充模擬等；多相流固耦合：拋錨在水和泥中的沉降深度，帶空氣域的輪胎滑水性能分析；固體大變形分析：如軋制、鳥撞、切削等；爆炸分析：JWL狀態方程。
3.SPH
Smoothed Particle Hydrodynamics(平滑粒子流體動力學) 無網格法，注意：不是基于離散粒子間的碰撞、粘附等行為，這是跟DEM的最大區別。
這種方法是通過粒子間的物理距離、平滑距離h來確定“內核方程”，進而確定周圍粒子對中心粒子自由度的影響。
應用：
液體晃動、波浪、噴漆、水壓切割、氣流、填塞、破碎后的二次沖擊，鳥撞分析、射流爆破等。
方法：
把有限元網格轉化為SPH粒子，可以按照應力、應變或時間閾值來確定SPH粒子的轉化。
Tips：上圖是Abaqus自帶的流固耦合經典案例，幫助文檔搜索“Impact of a water-filled bottle”即可找到水壺跌落CEL/SPH兩種方法的inp文件。當初第一次看到CEL方法很震驚，下載完模型怎么也找不到里面的水在哪！（奧秘就藏在VFT工具里）~為了搞懂，我把這個案例說明翻譯了一遍，很有收獲。
三大類方法在流固耦合方面的表現：
根據具體計算需求，結合各種方法的特點，選擇最合適的手段進行流固耦合仿真分析。
下載地址：ABAQUS初學者用戶子程序小例子
展開 有限元仿真LS-Dyna在機械行業的應用
主要行業應用如下：
1、汽車行業解決方案
·整車系統非線性動力學仿真
·整車非線性系統在真實路面行駛條件下疲勞壽命評價
·整車非線性系統在真實路面行駛條件下的NVH 評價
·汽車碰撞時乘員約束系統對乘員保護
·碰撞歷程仿真-安全車身全性評價
·輪胎涉水打滑現象仿真
·制造工藝過程仿真和工模具設計
汽車碰撞仿真分析
2、航空航天行業解決方案
·飛機部件及發動機鳥撞模擬（Bird Strike）
·發動機葉片包容性分析（Blade Containment）
·發動機異物損傷（Foreign Object Damage）
·飛機結構防碰撞性（Aircraft Crashworthiness）
·沖擊爆炸及動態載荷（Impact, Explode & Dynamic Load）
·火箭級間分離模擬（Rocket Separate Simulation）
·宇宙垃圾碰撞（Debris Impact）
·星際探測（Star Explore）
·特種復合材料設計（Special Composite Design）
·航空航天器零部件制造工藝仿真及優化（Aero-Space Vehicle Parts Manufacture）
熱氣動載荷作用下洲際導彈衛星發射井變形
3、電子產品設計行業解決方案
·跌落分析
·包裝設計
·電子封裝
·電子產品抗沖擊設計
電視機包裝物跌落分析
4、石油及海洋工程行業解決方案
·完井射孔
·液體晃動
·海洋平臺事故模擬
·海上平臺設計
5、制造業
·模具行業
·機械加工制造
·其它
齒輪嚙合 沖壓仿真分析
來源：機械工程師
展開 粒子法流固耦合仿真工業應用之大型容器LNG船和LBE堆液體晃蕩
液體晃蕩（Sloshing）是工程設計中不容忽視的一個問題，例如賽車油箱吸油點布置，海浪中LNG船的結構安全，以及地震條件下液態金屬冷卻反應堆內動載荷分析等等。一個部分填充液體的容器在運動條件下，其內部液體晃動產生的動態壓力會影響到容器本身的穩定性和完整性。CFD作為一種快速發展的技術，已經被廣泛用于大型工程設計中的晃蕩分析。
LNG船的運輸容器體積龐大，可以達到26萬立方米，如此大量的液化天然氣在船體受到海洋條件影響時，其晃動對船體的反作用是工程設計必須考慮的問題。在核能領域，LBE或鉛等密度很大的液態金屬冷卻劑在地震條件下會與壓力容器產生相互作用，晃動的液態金屬在堆內構件上會產生很大的動載荷。這種動載荷的大小與地震的頻率和幅度，以及反應堆內的結構設計都有關。LNG船和LBE堆都是大型工程容器，在晃蕩條件下最核心的工程問題是容器內部的動態壓力載荷。
采用先進的粒子法仿真軟件shonDy，只需要簡單地導入容器的幾何模型，以及流體的初始區域，然后輸入容器隨時間的位移速度和旋轉角速度等，就可以快速啟動計算了。無需網格劃分和VOF模型。拉格朗日體系下運動的粒子天然地模擬流體的自由界面。在三維空間中，容器的運動和流體的晃蕩更加接近真實物理現象。
為了驗證shonDy軟件的準確性，A. Souto-Iglesias (2011)所開展的SPHERIC實驗被用作Benchmark算例。在該實驗中，矩形實驗容器部分填充染色的液體，容器以底部中心點為轉軸左右搖擺，其轉動的角速度為正弦曲線，最大旋轉角度振幅為6度。實驗容器的側壁和頂部多個位置都安裝了壓力探測器，記錄壁面壓力隨時間的變化。
展開 技術講解 | FLUENT儲罐流體晃動模擬
作者：楠胖
來源：本文為楠流坊原創作品，上海安世亞太授權轉載
本教程演示了如何使用FLUENT自定義函數模擬儲罐液體晃動現象。
1．啟動FLUENT并導入網格
（1）Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 2021 R1→Fluid Dynamics→Fluent 2021 R1命令，啟動Fluent 2021 R1。
（2）單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導入.msh網格文件。
2．定義模型
單擊命令結構樹中General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板。在SolverTime中選擇Transient，勾選Gravity，Z填入-9.81，X填入自定義函數8[m s^-2]*sin(9[rad s^-1]*t)。
3．設置材料
（1）雙擊A4欄Setup項，打開Fluent Launcher對話框，單擊OK按鈕進入FLUENT界面。
（2）單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，彈出Create/Edit Materials（材料）對話框。單擊Fluent Database按鈕彈出Fluent Database Materials對話框，選擇water liquid，單擊Copy按鈕確認。
4．設置多相流模型
（1）在模型設定面板Models中雙擊Multiphase按鈕，彈出Multiphase Model（多相流模型）對話框，選擇VOF，勾選Implicit Body Force，單擊OK按鈕確認并關閉對話框。
展開 Nastran應用范圍
Nastran靜力分析
◆ 含慣性釋放的靜力分析
◎ 自由結構的準靜態響應
◆ 非線性靜力分析
NASTRAN屈曲分析
◆ 線性屈曲
◆ 非線性屈曲
◎ 三種弧長法
◎ 幾何非線性失穩
◎ 彈塑性失穩
◎ 后屈曲
◆ NASTRAN動力學分析
◎ 直接瞬態響應 ◎ 模態瞬態響應
◎ 直接頻率響應 ◎ 模態頻率響應
◎ 響應譜分析 ◎ 隨機振動響應分析
◎ 復特征值計算 ◎ GDR矩陣縮減法
◎ 非線性瞬態分析 ◎ 聲學分析
◎ 動力靈敏度分析
◆ NASTRAN非線性分析
◎ 幾何非線性: 大變形/旋轉, 大塑性
◎ 材料非線性: 塑性, 粘彈/塑性, 超彈性, 蠕變
◎ 非線性接觸, 彈簧, 阻尼單元
◎ 隨溫度相關的非線性
◎ 非線性瞬態動力學
NASTRAN熱傳導分析
◆ 線性/非線性分析 ◆ 熱傳導
◆ 自由/受迫對流 ◆ 穩態/瞬態分析
◆ 輻射(多腔,對空間) ◆ 熱控系統分析
◆ 相變分析
NASTRAN氣動彈性分析
◆ 靜動氣彈響應分析
◆ 氣動顫振分析
◆ 氣彈優化分析
◆ 超音速, 亞音速理論
NASTRAN流－固耦合分析
◆ 流-固耦合法
◎ 聲學和噪聲控制 ◎ 直接法或模態法分析動力響應
◆ 水彈性流體單元法
◎ 可壓縮、含重力、有結構界面的流體
◎ 模態分析，瞬態分析，復特征值和頻率響應分析
◆ 虛質量法
◎ 結構浸在液體中 ◎ 容器內液體晃動
展開 
7月8日項目懸賞
立即搶單
【單號7258】
預算范圍：1500
使用軟件：ansys（apdl）
需求描述：文獻復刻，做地震時程激勵下儲液罐液固土耦合，求液體晃動波高，罐壁位移，罐基底剪力。
立即搶單
【單號7266】
預算范圍：1000
使用軟件：SOLIDWORKS不限版本，最好是SW2016以下版本。UG8.5-UG10也可以
需求描述：超聲波焊接模具的模態優化 大家好，本人因為工作需要，尋求在SOLIDWORKS或者UG中可以做超聲波模具分析優化的方法。下面提供了一個簡化后的圖形來給大家說明一下要求： 圖形為一個圓錐臺結構，三個尺寸變量，底面直徑D，拉伸角度A，高度H，優化目標為30K頻率，約束條件為振動方向是軸向振動（行業內也稱之為縱振，此為關鍵！！），要求優化出來的結果：頻率在30K附近，振型為軸向一階縱向振動。
立即搶單
【單號7269】
預算范圍：500-1000
使用軟件：Ansys Workbench或Abaqus
需求描述：制動盤熱力耦合模型降階教程或數字孿生體構建技術，軟件可以是Ansys或Abaqus，要求在保證原始有限元仿真精度的前提下能夠更快速地得到仿真結果。
立即搶單
【單號7288】
預算范圍：800-1500
使用軟件：orcaflex
需求描述：根據參考文獻幫助建立一個初始的平臺-立管-海床整體分析模型，我可以根據提供的模型和錄制視頻來學習，了解到一些相關參數的設置，比如海床相關參數的設置，海況的設置等。
展開 Abaqus流固耦合仿真方法大全
仁者心動；拉格朗日網格在動，歐拉網格不動
特點：
a.可用于固體材料的大變形分析；
b.支持自適應網格細化；
c.可以定義網格運動：歐拉網格移動、旋轉、縮放等來包絡歐拉材料；
應用領域：
常規流固耦合：如液體箱晃動分析、飛機水域迫降、產品包裝模擬、填充模擬等；多相流固耦合：拋錨在水和泥中的沉降深度，帶空氣域的輪胎滑水性能分析；固體大變形分析：如軋制、鳥撞、切削等；爆炸分析：JWL狀態方程。
3.SPH
Smoothed Particle Hydrodynamics(平滑粒子流體動力學) 無網格法，注意：不是基于離散粒子間的碰撞、粘附等行為，這是跟DEM的最大區別。
這種方法是通過粒子間的物理距離、平滑距離h來確定“內核方程”，進而確定周圍粒子對中心粒子自由度的影響。
應用：
液體晃動、波浪、噴漆、水壓切割、氣流、填塞、破碎后的二次沖擊，鳥撞分析、射流爆破等。
方法：
把有限元網格轉化為SPH粒子，可以按照應力、應變或時間閾值來確定SPH粒子的轉化。
Tips：上圖是Abaqus自帶的流固耦合經典案例，幫助文檔搜索“Impact of a water-filled bottle”即可找到水壺跌落CEL/SPH兩種方法的inp文件。當初第一次看到CEL方法很震驚，下載完模型怎么也找不到里面的水在哪！（奧秘就藏在VFT工具里）~為了搞懂，我把這個案例說明翻譯了一遍，很有收獲。
三大類方法在流固耦合方面的表現：
根據具體計算需求，結合各種方法的特點，選擇最合適的手段進行流固耦合仿真分析。
展開 ALE法在盛油容器跌落中的應用
ALE有限元法廣泛應用于大范圍移動邊界問題，特別是在液體大幅晃動問題、流固耦合.
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。
