ansys 瞬態計算
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys 瞬態計算的視頻教程
基于workbench熱固耦合瞬態動力學疲勞計算
采用 workbench transient thermal 和transient structural模塊，編寫雨流載荷譜，導入到疲勞分析模塊，完成熱載荷（溫度函數、對流、輻射、熱流）和結構約束與載荷（tabular data）的加載，解釋疲勞的設置方法和設置原因，完成疲勞的計算。
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ansys 瞬態計算的實例教程
ANSYS模型的MOR步驟：
Model Order Reduction using Ansys & Matlab.rar
(1): 在ANSYS里建模，mesh,以及加載 （不必求解）。
(2): 用HBMAT命令輸出system matrice文件(Example.mac里有對應的code).
(3): 在Matlab里讀入system matrice文件進行MOR(code在MOR_ODE.m里).
(4): 在Matlab里用ODE solver求解并project solution back 得到原模型上的解。
限制： 模型必需是linear system response model.
ansys.dat 中包含了用ANSYS得到的MX和MN點的溫度變化曲線， 用來和MOR結果做比較。
下圖顯示了用matlab/MOR求解ANSYS模型結果和直接用ANSYS simulation的結果的比較，可以看出結果完全一樣，求解速度提高400倍！
展開 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 【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 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 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。
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本文原刊登于Ansys.com：《Race to Faster Fluent Results with Ansys Gateway Powered by AWS》
作者：Thomas Lejeune | Ansys產品營銷高級經理
編輯整理：郭曉東 | Ansys主任應用工程師
Ansys Fluent用戶需要出色的計算速度和功能來求解大規模的問題，而他們現在可以利用專用的云平臺
