COMSOL流體壓力
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-04-12
COMSOL流體壓力的視頻教程
COMSOL流體壓力的實例教程
提供COMSOL地下水流動模塊設(shè)置靜水壓力為初始地層壓力的算例，具體案例在帖子后面。
本文介紹了一種新的流體壓力滲透分析方法。該功能捕捉了流體被壓入橡膠密封圈和殼體間滲透效果，從而無需直接對流體進行建模。
該Marc仿真功能基于接觸壓力，并考慮了接觸面滲入流體的影響。流體壓力可以逐漸滲透到接觸表面下方，以模擬流體在壓力增加時的效果。
以下示例用于說明該過程。
如圖2所示的D形密封圈首先在安裝階段被壓縮，然后施加流體壓力。壓力載荷施加在密封圈的整個邊界上，該邊界表示最終可以施加壓力的區(qū)域。在此過程中，壓力在滲透之前不會激活。這意味著它暴露在流體中。定義了一個初始滲透點，以指定流體壓力最初活躍的位置。從起點開始，通過沿邊界注壓直到接觸區(qū)域或負載末端來找到濕區(qū)。當負載在負載箱中激活時，就會發(fā)生這種壓力顯示。然后，隨著負載的增加，當接觸應(yīng)力低于用戶定義的閾值時，滲透區(qū)將在接觸區(qū)下方生長。
這里有兩個效果。首先，隨著壓力載荷的增加，密封圈會膨脹并增加接觸壓力。其次，壓力載荷在接觸下滲入，降低了接觸壓力。如果第二種效應(yīng)更大，密封圈就會泄漏。此過程可以用Marc2024.2版本進行實現(xiàn)。
壓力滲透的仿真探測過程：
a) 施加預(yù)載荷，壓縮橡膠密封圈；
b) 在初始浸濕表面上施加載荷，暴露于油壓時壓力激活；
c) 在部分滲透區(qū)域壓力下降；
d) 增加壓力；
e) 如果接觸壓力小于閾值；
f) 擴大滲透面 繼續(xù)迭代，直到滲透表面壓力達到最大面積，無法再繼續(xù)滲透。
圖3比較了兩種情況，其中唯一區(qū)別密封圈和端蓋接觸面寬度差異性，及密封壓縮量差異。接觸面寬度越大，密封圈端面和端蓋之間的間隙越小，密封效果越好。在第一幅圖中，密封圈中的壓力足夠高，可以防止泄漏，但在第二幅圖中間隙太大。
展開 瓦西里.康定斯基 城堡與教堂
我這半輩子都交給了流體力學(xué)，回頭想想，其他知識好像慢慢淡忘了，只有壓力系數(shù)Cp，成為我解決一切流體問題的法寶。
壓力系數(shù)Cp把流體統(tǒng)一了
如果沒有壓力系數(shù)Cp，我們使用具體的壓力。
我做完實驗告訴你測量的壓力是101000[Pa]，我還要附帶告訴你，這是在一個大氣壓的空氣中，飛行速度100[m/s]做的實驗。
你回去使用的時候，會打電話問：“速度快了一些是110[m/s]，壓力是多少？”，過一會你又會問：“在高空飛行，壓力是多少？”
這就是用具體壓力的麻煩。只要你飛得快一點、慢一點、高一點、低一點，具體壓力都會不同。這就意味著，你出發(fā)前要準備很多很多數(shù)據(jù)，才能夠覆蓋所有情況。
有了壓力系數(shù)Cp情況就不同了。
看看這個公式，壓力系數(shù)Cp是個無量綱參數(shù)。它減去了環(huán)境壓力，除去了密度，除去了速度。這是個與環(huán)境壓力無關(guān)、與密度無關(guān)、與速度無關(guān)的參數(shù)。
有了壓力系數(shù)Cp，你不用問我任何問題，回去用飛行速度、飛行環(huán)境參數(shù)自己算具體是多大壓力。哪怕你飛到水里、飛到高空，都可以用Cp換算出當時的壓力。
有了Cp的概念，我做實驗也方便了。我還可以在水里做個實驗，讓你拿去到天上用。因為水的密度很大，只要很小的速度就可以產(chǎn)生很大的壓力，方便測量。過去很多飛機機翼就是在水里做的實驗，現(xiàn)在高校里做流體研究也喜歡在水里做實驗。
反過來，我在空氣中做流體實驗，給你Cp，你也可以拿去到千米海底計算出具體的壓力。
壓力系數(shù)Cp是無量綱參數(shù)。這是不受具體場景限制，抽象的普遍適用的參數(shù)。
如果，一個流體工程師，告訴你Cp是多少的，這才是專業(yè)的流體工程師。如果他告訴你具體壓力是多大，你需要查一查他是否專業(yè)學(xué)流體力學(xué)的。
展開 和上一個模型有些類似，也是使用了流體壓力滲透載荷。
01
—
問題描述
這是一個軸對稱模型。
經(jīng)過3維擴展形狀如圖所示。
將軸對稱模型擴展到三維的菜單操作在這里。
其中，只有彈性O(shè)型圈和塑料封蓋是變形體。其余線條均為剛體。注意，在Workbench中軸對稱模型暫時是無法設(shè)置剛體的。
其中，O型圈是橡膠材料，使用不可壓縮的一階Ogden超彈性模型；塑料封蓋使用彈塑性材料，使用各向同性硬化應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
02
—
載荷定義
該分析一共分兩個載荷步。
第一步，將左右兩側(cè)的剛性外殼向中間擠壓，將O型圈和塑料封蓋壓緊；
第二步，模擬流體從底部流入，施加流體壓力滲透載荷，分析密封系統(tǒng)的變形。
這一步分析中，還調(diào)整了自動時間步長等信息。
第二步，施加流體壓力滲透載荷，并定義流體壓力的起點。
03
—
仿真結(jié)果
第一載荷步，把密封圈壓在一起，von-Mises應(yīng)力：
第二載荷步，流體開始流入，把密封圈擠到上面。
展開 指定“外部接觸”流體壓力滲透開始位置
ALLSEL
nsel,s,node,,169 ! 選擇編號為169的結(jié)點
esln,s,0 ! 選擇與節(jié)點連接的單元
esel,r,real,,6 ! 選擇接觸單元
sfe,all,2,pres,,1 ! 指定“外部接觸”流體壓力滲透開始位置
ALLSEL
nsel,s,node,,9184 ! 選擇編號為9184的結(jié)點
esln,s,0 ! 選擇與節(jié)點連接的單元
esel,r,real,,6 ! 選擇接觸單元
sfe,all,2,pres,,1 ! 指定“外部接觸”流體壓力滲透開始位置
ALLSEL
第一段選中接觸單元，施加流體壓力滲透載荷；第二段刪除重復(fù)載荷，并刪除所有的默認起始點。（看圖可以發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部接觸和外部接觸的接觸單元定義有重復(fù)）
第3段開始直到最后，都是在定義流體壓力的起始點。
這個起始點的含義再解釋一下
。流體壓力滲透載荷主要施加在接觸單元上，目的就是研究在流體的壓力作用下，原先處于關(guān)閉狀態(tài)的接觸對是否會變?yōu)榇蜷_狀態(tài)。因此如果壓力錯誤的從原先就處于關(guān)閉狀態(tài)的位置起始，計算結(jié)果就會出錯。
另外，APDL案例中，定義開始位置的方法是直接指定接觸單元的編號。在Workbench中，不太容易確定某個位置對應(yīng)的接觸單元的編號，但確定一個節(jié)點的編號是很容易的事情。所以我們在這里首先選擇節(jié)點，然后選擇與它連接的接觸單元。用這種方式定義起始點。
另外，施加流體壓力滲透載荷的分析過程中，一個不小心就會出現(xiàn)計算不收斂的情況。
展開 
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基于流體壓力的O型圈密封仿真6個月前
探索超彈性材料的特性
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基于粗糙度表面的裂隙流研究對于理解地下水的流動、污染物傳輸以及與之相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害（如滑坡）等方面具有重要意義。本研究通過蒙特卡洛方法生成隨機表面形貌，并利用COMSOL Multiphysics對隨機參數(shù)化表面的微尺度流體流動進行模擬。
參數(shù)化表面模型采用CAD隨機粗糙度表面插件建立，插件可設(shè)置不同的表面起伏形態(tài)，以匹配相應(yīng)的地形或研究不同表面參數(shù)下的流動特性
在后處理時，如果想要查看ale單元的壓力曲線，在selpart時，先不要取消掉S-ALEmesh，不要只留下fluid（ale）part，如下圖
這樣的話，你在history下選擇element時，雖然顯示的你可以選中單元，但是，你plot出來的都是0，不是真正的壓力曲線。
正確的做法是，將part S-ALE mesh顯示出來，然后再選擇你想查看的 單元
本文介紹了一種新的流體壓力滲透分析方法。該功能捕捉了流體被壓入橡膠密封圈和殼體間滲透效果，從而無需直接對流體進行建模。
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基于comsol的流體出入口交替分析
編輯
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在工業(yè)生產(chǎn)中，密封件的作用舉足輕重，尤其是在需要承受流體壓力的場合。今天，我們就來一起探討一下如何利用ANSYS Workbench這一強大的有限元分析軟件，對典型的橡膠圈密封進行精確計算和分析。
一、模型介紹
我們構(gòu)建的模型是一個圓柱形的軸對稱結(jié)構(gòu)，通過取其截面進行模擬分析。這個模型由三部分組成：左側(cè)是固體部分，中間是橡膠圈，右側(cè)是剛性體。這種設(shè)計在很多工業(yè)設(shè)備中都能看到，其密封性能直接關(guān)系到設(shè)備的正常運行
研究背景：
由于傳統(tǒng)材料的能量耗散較弱，低頻吸聲一直是研究人員面臨的一個具有挑戰(zhàn)性的課題。近年來，聲學(xué)超材料發(fā)展迅速，具有前所未有的優(yōu)異低頻性能。已經(jīng)設(shè)計了一系列亞波長厚度的超材料，以實現(xiàn)對低頻聲音的100%吸收。例如，由彈性膜和剛性盤組成的膜型超材料可以吸收某些頻率下幾乎所有的入射聲能，其厚度甚至比峰值吸收波長小兩個數(shù)量級。然而，由于薄膜柔軟，它很容易受到機械損傷。卷曲空間超材料是另一種重要的聲學(xué)超材料
COMSOL淺談流體聚焦（水力聚焦）
作者：極度喜歡上課
一、引言
在微流控芯片中，樣品液的聚焦能盡量避免樣品液與微通道壁面的接觸，減少樣品液污染的可能性以及降低微通道內(nèi)發(fā)生堵塞的風險，對于一些具有細胞（顆粒）篩選功能的微流控芯片來說，預(yù)先通過聚焦形成單列細胞（顆粒）流更是必不可少的重要步驟，其中水力聚焦是常用的實現(xiàn)流體聚焦的方式。
基于COMSOL Mutiphysics
王永詩1，郝雪峰2，安天下2，張鵬飛2，熊偉2，秦峰2
(1. 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司 山東東營 257001;2. 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院
