晃蕩
關注創建者：姜講蔣醬 創建時間：2023-02-28
晃蕩的視頻教程
CREO flow analysis_第十一節_液體晃蕩現象流體仿真操作_罐車、油箱等液體震動機械
針對液體在容器中的晃蕩現象，采用貨運漕罐、油箱等模型展開類似問題的流體仿真操作。本視頻主要內容如下： 一、液體產生晃蕩的主要原因分析、危害后果及仿真思路，關于液動力、重力加速度和慣性加速度數值的分析； 二、以罐車為例，展開仿真分析； 三、罐內有中隔板（防浪板）和無中隔板兩種情況下，仿真結果對比，隔板設置優化空間分析。
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基于STAR-CCM+的波物耦合計算操作全流程講解演示
基于STAR-CCM+的波物耦合計算操作全流程講解演示——以系泊式液艙晃蕩數值計算為例 課程內容： 以STAR-CCM+計算流體力學軟件為工具，對波浪環境下的系泊式液艙晃蕩過程進行數值模擬，研究液艙的動力學參數變化以及艙內液體的流場演化問題，期間涉及數值造波，多相流體建模，重疊網格技術，系泊纜設置以及場函數設置等內容，基本涵蓋了海工計算操作完整流程。
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【2】基于聲固耦合方法模擬儲液罐晃蕩問題
本課程主要面向ABAQUS有科研、項目等需求的用戶，采用聲固耦合方法模擬儲液罐流固耦合問題，操作并顯示了地震作用下儲液罐的動力特性；聲固耦合方法結合阻抗邊界條件可以對流固耦合邊界、自由液面邊界進行準確的模擬，后續有問題可以私信、評論進行討論。個人認為對進行相關液體晃動問題研究的同學有較大參考意義！??！
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晃蕩的實例教程
將VirtualFlow液艙晃蕩計算結果與晃蕩標模實驗進行對比，如圖4，液艙從靜止開始晃蕩，液艙內液體會隨著液艙一起晃蕩，此時液體運動強非線性現象特別突出。
圖4 液艙晃蕩計算結果與實驗對比
VirtualFlow計算得到的液面變形與實驗觀察到的液面變形非常相近，圖6給出了不同時刻液面的典型形狀對比圖。
t=1.154s
t=2.885s
t=3.385s
t=3.884s
t=4.269s
圖5 不同時刻實驗與數值結果波形對比
液艙在左右晃蕩時，速度、壓強等各個物理量都會出現周期性的變化，圖6為液艙底部中點處液體的橫向速度（黑色曲線）和縱向速度（紅色曲線）隨時間的變化，可以看到在該點處，橫向速度遠大于縱向速度，且橫向速度的晃蕩周期幾乎是縱向速度的一半。
展開 shonDy計算的波浪形狀與實驗照片的對比
shonDy計算的動態壓力載荷與實驗數據的對比
計算結果表明shonDy軟件可以準確獲得晃蕩條件下液體的自由界面和動態載荷。下面是兩個shonDy工程應用的展示：
LNG船內液體晃蕩
LBE冷卻劑的晃蕩
LBE反應堆內壓力場（粒子數超過6百萬）
最后需要補充的是，CFD雖然足夠先進，但是對于存在氣液相變的復雜問題，目前仍然需要采用實驗與仿真相結合的方法。
該裝置利用容器內液體晃蕩頻率和結構固有頻率調諧，通過優化質量比和安裝位置，來獲得有效的減振效果，工程實踐中已有大量的使用案例。本文使用聲學模塊求解水箱內液面的晃蕩頻率。
1 建模
水箱內有水，模型如下圖所示：
2
材料參數
水的密度和聲速如下圖所示：
3 網格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設置
液面晃蕩頻率分析的設置如下：
5 分析結果
液面延著長邊晃蕩頻率結果如下：
6 對比理論解
根據前人的研究，液面晃蕩頻率計算公式如下：
根據水箱的幾何特征，公式計算結果如下：
驗證了仿真結果的正確：
展開 南京安世亞太公司
本文使用聲學模塊求解圓柱水箱內液面的晃蕩頻率，水箱安置在鋼結構框架上，固定鋼結構的底部。
1 建模
模型如下圖所示：
2 材料參數
水的密度和聲速如下圖所示：
3網格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設置
液面晃蕩頻率分析的設置如下：
5 分析結果
液面延著長邊晃蕩頻率結果如下：
本案例利用Fluent 內置雙向流固耦合FSI對液艙晃蕩仿真展開了計算，提供了一種更為便捷快速的分析方法，對不同楊氏模量的液艙內部構件進行分析，后續可以通過該案例對不同的雙向流固耦合模型展開計算分析。
1 SCDM 設置
1.1 導入幾何
本案例根據相關文獻，建立了對應的液艙幾何模型。H為0.3m，寬度B為0.45 m，液艙靜止自由液面高度h為0.09m(30%H）：柔性構件的厚度b為0.005m,高度hb為0.045m(50%h），柔性構件距液艙左壁x0為0.25 m，液艙的厚度為0.0075m。其中構件底部面命名為wall3，液艙正對部分兩個面為wall-fluid1和2。構件對應的兩個面為wall1和2。構件其余面為int，其余面為wall。
2 Fluent meshing 設置
2.1 網格劃分
根據幾何結構進行對應的網格劃分，交界面與柔性構件處要適當加密。
3 FLUENT 設置
使用fluent內置的雙向流固耦合時不能通過workbench打開fluent?。。?3.1 General設置與網格導入
由于本文考慮了液艙晃蕩，因此必須采用瞬態計算，同時為了更為便捷的進行雙向流固耦合的動網格計算，此處采用重力加速度模擬晃蕩加速度。
3.2 晃蕩加速度設置
位移振幅為0.04m、頻率為0.92Hz。對位移進行多次求導，即可獲得加速度公式，具體公式如下：
詳情可以參考上篇文章Fluent VOF罐體晃動（一）。
3.3 材料設置
由于是對液艙晃蕩問題展開仿真，因此需要采用水和空氣兩種材料，因此需要添加以下材料。
柔性構件則直接選擇默認鋁材料，只需調整楊氏模量即可。
3.4 模型設置
此處需要進一步打開VOF模型。
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晃蕩的最新內容
新增HRIC高分辨率界面捕捉格式，優化離散格式穩定性，大幅提升自由液面、晃蕩、射流破碎等問題的界面分辨率與計算魯棒性。
通量格式與數值方法：新增Roe、AUSM+等高級通量格式，適用于可壓縮高速流動；優化對流項、擴散項離散格式，瞬態時間推進算法進一步增強；提供動量預測、旋轉機械高級限制等專家選項，滿足資深用戶的精細化調試需求。
其中，NS求解器（Altair? AcuSolve?）適用于全方位流動、傳熱、湍流分析，穩健性強且對網格質量不敏感；SPH求解器（Altair? nanoFluidX?）無需傳統網格，擅長仿真自由表面、油罐晃蕩等復雜流動；LBM求解器（Altair? ultraFluidX?）原生GPU加速，可超高速完成車輛、建筑空氣動力學仿真，一夜即可完成一輪高瞬態仿真迭代。
2.
3.1 General設置與網格導入
由于本文考慮了液艙晃蕩，因此必須采用瞬態計算，同時為了更為便捷的進行雙向流固耦合的動網格計算，此處采用重力加速度模擬晃蕩加速度。
3.2 晃蕩加速度設置
位移振幅為0.04m、頻率為0.92Hz。
案例說明
在液體晃蕩分析過程中，我們通常需要將液體部分的質心進行輸出，以查看其在晃蕩過程中液體對結構狀態的影響，要實現該功能需要通過其EXOUT子程序接口將所有Euler單元的質量及位置坐標進行處理得到整體質心位置并輸出。
油箱晃動：CFD仿真能夠模擬油箱內燃油在不同工況下的復雜動態行為，包括燃油的晃蕩、渦旋的形成與消散等，為油箱的設計提供直觀且精確的數據支持。利用VirtualFlow的LevelSet模型可以分析油箱結構對燃油晃動的影響，進而對油箱結構進行優化，如調整油箱的長寬比、深度、隔板設置等，以降低燃油晃動對飛機或汽車穩定性的影響。
wx_fmt=gif&from=appmsg"></p><p><strong>一、前言</strong></p><p>俗話說，“一瓶子不滿，半瓶子晃蕩”，本文就用有限元的方法來驗證下，這半瓶水具體怎么個晃蕩法。</p><p>模型中有結構體，有流體，所以該問題是一個流固耦合問題。</p><p>在VPS軟件(pam-crash)中，處理這類問題，可以使用FPM的方法。
通過聯合仿真的方法了解聯合仿真的設置，了解particleworks中后處理的技能和RecurDyn中的plot技能。比較RecurDyn和Particleworks輸出的仿真結果。
一、生成 RecurDyn 模型
1. RecurDyn 運行 并啟動軟件。
2. 在Name欄，輸入 Slosing
將VirtualFlow液艙晃蕩計算結果與晃蕩標模實驗進行對比，如圖4，液艙從靜止開始晃蕩，液艙內液體會隨著液艙一起晃蕩，此時液體運動強非線性現象特別突出。
、船舶前行和下沉
船舶航行過程中，液艙的晃蕩現象不僅會降低船舶的穩性，而且會對液艙內壁形成巨大的砰擊，造成結構的局部破壞，導致液體貨載泄露，引起嚴重污染，在嚴重情況下甚至使船舶失穩而發生傾覆；船舶航行、液艙的晃蕩這一類復雜的流動現象，自由表面的處理是解決問題的一個難點。
10s.mp4
