Fluent耦合算法的案例
FLUENT動(dòng)網(wǎng)格案例之十五：基于FLUENT網(wǎng)格重生成算法的薄膜流固耦合仿真 ￥499
基于FLUENT網(wǎng)格重生成算法的薄膜流固耦合仿真
薄膜變形一直都是ANSYS流固耦合分析的驗(yàn)證算例，不論是雙向耦合還是單向耦合；是基于workbench還是system coupling模塊。其實(shí)，基于FLUENT自帶的網(wǎng)格重生成技術(shù)外加UDF函數(shù)控制，也能實(shí)現(xiàn)薄膜流固耦合仿真的全過程。
UDF函數(shù)片段
動(dòng)網(wǎng)格變形
文件列表
FLUENT動(dòng)網(wǎng)格案例之十六：基于Fluent重生成算法的懸臂梁振動(dòng)的雙向流固耦合仿真分析 ￥499
基于Fluent重生成算法的懸臂梁振動(dòng)的雙向流固耦合仿真分析
流體介質(zhì)中懸臂梁的振動(dòng)是很多流固耦合問題的抽象模型，類似于ANSYS流固耦合驗(yàn)證算例，FLUENT動(dòng)網(wǎng)格案例之十五：基于FLUENT網(wǎng)格重生成算法的薄膜流固耦合仿真，本算例將懸臂梁振動(dòng)方向垂直于流體流動(dòng)方向，不同于前面算例，流動(dòng)方向平行于振動(dòng)方向。更特殊的是，本算例中懸臂梁的振動(dòng)是由流體力驅(qū)動(dòng)的，也就是所謂的雙向流固耦合分析。流體力驅(qū)動(dòng)懸臂梁運(yùn)動(dòng)，而懸臂梁的振動(dòng)又反過來影響流場參數(shù)導(dǎo)致流體力周期變化。
網(wǎng)格模型如圖所示
速度入口邊界條件為profile定義
仿真計(jì)算結(jié)果如下圖所示
UDF片段
動(dòng)網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)文件列表
展開 FLUENT動(dòng)網(wǎng)格案例之五：動(dòng)態(tài)鋪層算法實(shí)現(xiàn)閥門瞬態(tài)關(guān)閉的流固耦合動(dòng)態(tài)仿真 ￥99
動(dòng)態(tài)鋪層算法實(shí)現(xiàn)閥門瞬態(tài)關(guān)閉的流固耦合動(dòng)態(tài)仿真
閥門瞬態(tài)關(guān)閉是典型的流固耦合問題，三維結(jié)構(gòu)如下圖所示。左側(cè)的質(zhì)量入口，右側(cè)的壓力出口加上周圍的壁面，組成閥門的外部限制區(qū)域，閥體的運(yùn)動(dòng)完全由流體驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，閥門的瞬態(tài)關(guān)閉可以簡化為一種二維軸對稱幾何結(jié)構(gòu)（見二維示意圖），由于物理上閥門不能完全關(guān)閉，在閥門和閥座之間需要保留一個(gè)小的間隙，恰好動(dòng)網(wǎng)格算法上也要求至少保留一層來保持拓?fù)潢P(guān)系。
動(dòng)網(wǎng)格
流固耦合UDF算法函數(shù)及數(shù)據(jù)讀寫函數(shù)
仿真計(jì)算結(jié)果
文件列表
多場耦合算法中的強(qiáng)耦合與弱耦合
多場耦合問題，建立多場之間控制方程和邊界條件后，需要進(jìn)行多場耦合計(jì)算，多場耦合按其求解算法可分兩種：強(qiáng)耦合與弱耦合。（也可以稱之為直接耦合與順序耦合）。強(qiáng)耦合一般是指場與場之間相互作用很強(qiáng)，需要同時(shí)求解所推導(dǎo)的多場控制方程組的多個(gè)方程，強(qiáng)耦合能夠獲得準(zhǔn)確的各場待求變量。而弱耦合解法則是在每個(gè)增量步內(nèi)交替求解單個(gè)場的控制方程，即先算一個(gè)場，后算另一個(gè)場，也就是在單個(gè)增量步并未考慮多場耦合作用，從而大大加快計(jì)算速度，這種算法相當(dāng)于在增量步內(nèi)解耦。
優(yōu)缺點(diǎn)： 強(qiáng)耦合解法精度高，計(jì)算成本大。
弱耦合解法計(jì)算效率高，計(jì)算精度差。
弱耦合的局限性： 特別是在一個(gè)場變量對另一個(gè)場影響較大的情況下，比如一個(gè)場變化會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)場的變量劇烈變化，在這種情況下可能引起求解的穩(wěn)定性問題，因?yàn)樵谶@種情況下，應(yīng)該在每步迭代中需要考慮一個(gè)場的改變對另一個(gè)場的影響，然而在每個(gè)增量步內(nèi)交替計(jì)算單個(gè)場的時(shí)候，是無法考慮這種場與場之間的影響的 。
comsol里面內(nèi)置了很多模塊，將這些應(yīng)用模塊聯(lián)系起來，可以很容易地耦合各個(gè)模塊建立自己想要的多物理場方程，通過不同模塊，選擇方程聯(lián)立方程組。然后系統(tǒng)對方程組離散為一個(gè)總剛，收集各個(gè)場的貢獻(xiàn)，然后對系統(tǒng)離散后的方程組求解，得到各個(gè)物理場的待求變量。; Z) q( {. [- s7 ^7 V% o& `
需要指出的是，comsol對每個(gè)場或者每個(gè)模塊，都存在有限元描述，但這個(gè)描述只是象征性的，實(shí)際求解的時(shí)候并不是用的單個(gè)場的有限元描述，而是收集多個(gè)場貢獻(xiàn)后，形成總剛而求解。
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FLUENT多相流算法專題之一：VOF算法發(fā)展歷程，原理及應(yīng)用 ￥299
VOF算法的Fluent應(yīng)用案例
一般來說VOF主要解決多相流中氣液邊界變形問題，當(dāng)邊界隨著時(shí)間和空間的變形是所面臨的問題的重要影響因素時(shí)，一般VOF算法都是最佳的選擇。以前的帖子中，應(yīng)用FLUENT的VOF算法解決實(shí)際工程問題的具體案例有五個(gè)，即沸騰，液滴，潰壩以及液晃和波浪問題。
FLUENT多相流案例之二：基于VOF模型的水平薄膜沸騰仿真
FLUENT多相流案例之三：基于VOF模型的墨水噴嘴液滴形成過程仿真
FLUENT多相流案例之四：基于VOF模型的大壩潰壩仿真
ANSYS流固耦合分析之四：儲(chǔ)液罐液體晃動(dòng)效應(yīng)即重力波的兩個(gè)特征
VOF算法的浮體入水過程的數(shù)值模擬
總的來說，VOF算法重點(diǎn)解決多相流中的邊界運(yùn)動(dòng)問題。例如最典型的瑞利-泰勒不穩(wěn)定問題，即重力作用下，一種流體侵入另一種流體的進(jìn)程中產(chǎn)生的湍流及隨之發(fā)生的界面上的湍流混合過程。FLUENT中的VOF算法可以較為精細(xì)的仿真這一物理過程。
Fluent中使用VOF算法的注意事項(xiàng)
盡量選擇四邊形或六面體網(wǎng)格
F函數(shù)的插值方法有三種，其中Geo-Reconstruct是目前最精確的界面跟蹤方法，是對大多數(shù)瞬態(tài)VOF計(jì)算所推薦使用的方法。 Donor-Acceptor和Euler-Explicit 則為遇到模型存在大量扭曲網(wǎng)格，Geo- Reconstruct算法失效時(shí)的備選插值算法，但他們的計(jì)算精度會(huì)降低。
VOF模型主相定義不存在特殊要求，但多相流體中存在可壓縮流體，則可壓縮流體只能定義為主相，并且可壓縮流體只能考慮一種。
展開 FLUENT動(dòng)網(wǎng)格案例之十三：投彈算例的重生成算法與重疊網(wǎng)格算法比較 ￥299
投彈算例的重生成算法與重疊網(wǎng)格算法比較
基于動(dòng)網(wǎng)格重生成算法的投彈設(shè)置資料很多，這里不再詳細(xì)說明。
動(dòng)畫效果如下：
在Fluent最新版本中提供了另一種模擬運(yùn)動(dòng)邊界的算法，即overset重疊網(wǎng)格算法。
重疊網(wǎng)格設(shè)置步驟
仿真計(jì)算結(jié)果
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LS-DYNA | 混凝土內(nèi)部爆炸的SPH_FEM耦合算法 ￥135
<ol><li class="ql-align-center"><strong>內(nèi)容簡介</strong></li></ol><p>該案例以藥柱在混凝土內(nèi)部爆炸為例，講解如何采用SPH_FEM耦合算法實(shí)現(xiàn)藥柱爆炸對混凝土損傷的數(shù)值模擬。該案例主要內(nèi)容如下：</p><p>（1）如何建立SPH_FEM爆炸模型，</p><p>（2）SPH相關(guān)控制關(guān)鍵字如何設(shè)置，</p><p>（3）如何實(shí)現(xiàn)SPH和FEM之間的耦合，</p><p>（4）如何控制不同藥柱的起爆時(shí)間，</p><p>（5）如何查看混凝土的損傷參數(shù)。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<hr>
</div><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202403/attachment/35a68e74f4ec47e7a9a90046a3c0d3cd.gif" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202403/attachment/35a68e74f4ec47e7a9a90046a3c0d3cd.gif" style="" width="356" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202403/attachment/35a68e74f4ec47e7a9a90046a3c0d3cd.gif?
展開 基于FEM-SPH耦合算法的磨粒仿真研究
（4）有限網(wǎng)格磨粒與SPH粒子化工件的耦合接觸
不同于FE算法，本文中SPH模型以粒子代替網(wǎng)格，相當(dāng)于有限網(wǎng)格的磨粒與粒子化工件的不連續(xù)加工過程。因此，F(xiàn)E的面面接觸算法已經(jīng)不再適用。本文對于有限元單元與光滑粒子接觸界面的相互作用（磨粒與工件），則是通過罰函數(shù)算法來定義，耦合接觸算法采用自動(dòng)點(diǎn)面接觸算法，主面設(shè)為磨粒，從面設(shè)置為SPH工件（MSTYP=3，SSTYP=4），其對應(yīng)的關(guān)鍵字為*CONTACT_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACE。本文針對接觸算法經(jīng)過多次仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出結(jié)論：自動(dòng)點(diǎn)面接觸算法、侵蝕點(diǎn)面接觸算法（*CONTACT_ERODING_NODES_TO_SURFACE）均可應(yīng)用于FEM-SPH耦合模型的接觸設(shè)置中，但自動(dòng)點(diǎn)面接觸算法的計(jì)算效率更高且計(jì)算不易報(bào)錯(cuò)。故本文最終選用自動(dòng)點(diǎn)面接觸耦合算法。
4.仿真參數(shù)
仿真參數(shù)的設(shè)置原則一般遵循三點(diǎn)[6]：一是計(jì)算時(shí)間合適，二是結(jié)合實(shí)際工藝參數(shù)，三是適當(dāng)放大來凸顯作用規(guī)律。
4.1加工參數(shù)的設(shè)置
本文中磨粒的變切深刻劃是通過磨粒的運(yùn)動(dòng)完成，工件底面設(shè)為全約束。根據(jù)實(shí)際研磨實(shí)驗(yàn)中磨粒相對工件的速度、研磨盤直徑及加工深度[7]，并適當(dāng)合理放大，設(shè)定磨粒的初始速度為50m/s，最大切深設(shè)為30μm，磨粒從切入工件到離開工件切深的變化范圍為0-30μm。具體仿真參數(shù)的設(shè)置如下表1所示。
展開 Isight耦合ANSYS APDL優(yōu)化分析案例及算法講解 ￥299
Isight中有很多算法，比如拉丁超立方、多島遺傳算法、多目標(biāo)優(yōu)化算法等等，共計(jì)十幾種算法，相信大家在學(xué)習(xí)中一定犯暈。其實(shí)這么多算法中，按大類分的話包括：試驗(yàn)設(shè)計(jì)、梯度優(yōu)化、直接搜索、全局優(yōu)化及多目標(biāo)優(yōu)化五類，各類優(yōu)化算法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對于我們初級、中級使用者來說，只要學(xué)會(huì)選擇相應(yīng)算法即可，而不必過于糾結(jié)各類算法的原理。小編以簡支梁應(yīng)力計(jì)算為例，詳細(xì)講解Isight中的優(yōu)化算法及應(yīng)用，并詳細(xì)講解Isight與ANSYS APDL耦合及優(yōu)化結(jié)果分析。QQ: 315673349
展開 基于ANSYS Workbench流-熱-固多場耦合算法演繹
目前，隨著對產(chǎn)品的要求越來越多，單場載荷作用的響應(yīng)，已經(jīng)不能滿足工程需求，所以多場耦合計(jì)算是必不可缺的，基于ANSYS Workbench可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)場，流場，溫度場，電場和磁場的耦合，具備解決復(fù)雜多場耦合的計(jì)算問題能力。本文主要探討基于ANSYS Workbench平臺的流-熱-固多場耦合的算法。
完全耦合
完全耦合算法，也稱為直接耦合算法。主要使用耦合場單元求解熱-固的耦合計(jì)算，該算法的基本思想是在一個(gè)單元節(jié)點(diǎn)上擁有三個(gè)方向節(jié)點(diǎn)變形+一個(gè)溫度自由度，共四個(gè)自由度，即{UX UY UZ T}，該方法主要解決熱-固強(qiáng)耦合的問題，例如摩擦生熱計(jì)算，塑性變形生熱，粘性生熱計(jì)算，這些問題中結(jié)構(gòu)的變形與自身的溫度場之間是相互的影響的。如圖給出了SOLID226單元的示意圖，該單元的基本形狀為六面體，當(dāng)然還有三種退化單元形狀，建議在計(jì)算中避免使用退化形狀，因?yàn)橥嘶瘑卧獣?huì)降低求解精度。
圖1 SOLID226單元示意圖
圖2 基于耦合場單元的求解模塊
如圖2所示，給出了熱-固直接耦合的求解模塊，圖2中兩個(gè)模塊分別可以進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的熱-固直接耦合計(jì)算。
展開 Isight耦合ANSYS APDL優(yōu)化分析案例及算法講解
— 優(yōu)化算法
Isight中有很多算法，比如拉丁超立方、多島遺傳算法、多目標(biāo)優(yōu)化算法
等等，共計(jì)十幾種算法，相信大家在學(xué)習(xí)中一定犯暈。其實(shí)這么多算法中，按大類分的話包括：試驗(yàn)設(shè)計(jì)、梯度優(yōu)化、直接搜索、全局優(yōu)化及多目標(biāo)優(yōu)化五類，各類優(yōu)化算法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對于我們初級、中級使用者來說，只要學(xué)會(huì)選擇相應(yīng)算法即可，而不必過于糾結(jié)各類算法的原理。
02 項(xiàng)目概述
03 軟件配置
Isight耦合ANSYS APDL進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算之前，需要對軟件進(jìn)行配置，才能實(shí)現(xiàn)isight對ANSYS APDL的成功調(diào)用，主要是耦合計(jì)算的環(huán)境變量的設(shè)置及isight的install.bat批處理文件的運(yùn)行。
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FLUENT中的求解器、算法和離散方法
FLUENT中的求解器、算法和離散方法作為一個(gè)非科班出身的CFD工程師，一開始常常被CFD軟件里各種概念搞的暈頭轉(zhuǎn)向。最近終于靜下心來看了看CFD理論的書，理清了一些概念。就此寫一遍博文，順便整理一下所學(xué)內(nèi)容。I 求解器：FLUENT中求解器的選擇在如下圖所示界面中設(shè)置：
FLUENT中的求解器主要是按照是否聯(lián)立求解各控制方程來區(qū)分的，詳見下圖：
II 算法：算法是求解時(shí)的策略，即按照什么樣的方式和步驟進(jìn)行求解。FLUENT中算法的選擇在如下圖所示的界面中設(shè)置：
這里簡單介紹一下SIMPLE、SIMPLEC、PISO等算法的基本思想和適用范圍。SIMPLE算法：基本思想如前面講求解器的那張圖中解釋分離式求解器的例子所示的一樣，這里再貼一遍：1.假設(shè)初始壓力場分布。2.利用壓力場求解動(dòng)量方程，得到速度場。3.利用速度場求解連續(xù)性方程，使壓力場得到修正。4.根據(jù)需要，求解湍流方程及其他方程5.判斷但前計(jì)算是否收斂。若不收斂，返回第二步。簡單說來，SIMPLE算法就是分兩步走：第一步預(yù)測，第二步修正，即預(yù)測－修正。SIMPLC算法：是對SIMPLE算法的一種改進(jìn)，其計(jì)算步驟與SIMPLE算法相同，只是壓力修正項(xiàng)中的一些系數(shù)不同，可以加快迭代過程的收斂。PISO算法：比SIMPLE算法增加了一個(gè)修正步，即分三步：第一步預(yù)測，第二步修正得到一個(gè)修正的場分布，第三步在第二步基礎(chǔ)上在進(jìn)行一側(cè)修正。即預(yù)測－修正－修正。PISO算法在求解瞬態(tài)問題時(shí)有明顯優(yōu)勢。對于穩(wěn)態(tài)問題可能SIMPLE或SIMPLEC更合適。如果你實(shí)在不知道該如何選擇，就保持FLUENT的默認(rèn)選項(xiàng)好了。因?yàn)槟J(rèn)選項(xiàng)可以很好解決70％以上的問題，而且對于大部分出了問題的計(jì)算來說，也很少是因?yàn)?em>算法選擇不恰當(dāng)所致。
展開 流固耦合算法模擬高速無限水射流侵蝕巖石 ￥79.9
流固耦合算法模擬高速無限水射流侵蝕巖石
基于ls dyna流固耦合的ale算法水射流破巖
通過ls-dyna流固耦合實(shí)現(xiàn)了無限水射流破巖過程，巖石采用111號材料，水流采用9號null材料加eos狀態(tài)方程材料并使用ale算法，可以聯(lián)系qq2939864873拿k文件
基于abaqus的變速箱甩油模型（流固耦合、ALE算法） ￥5.99
很多需要進(jìn)行流固耦合計(jì)算的實(shí)際案例中，模型一般較為復(fù)雜，采用fluent等流體計(jì)算軟件所需的前處理比較復(fù)雜，而且計(jì)算分析所需的時(shí)間一般較長，采用自適應(yīng)的拉格朗日-歐拉算法可以很好的解決這個(gè)問題。
因歐拉算法的材料在網(wǎng)格內(nèi)流動(dòng)，因此網(wǎng)格本身不會(huì)發(fā)生變形，因此不用擔(dān)心因網(wǎng)格畸變帶來的求解發(fā)散等問題，且在處理網(wǎng)格時(shí)，流體網(wǎng)格可與結(jié)構(gòu)網(wǎng)格重合，大大簡化了流場，提高了建模效率。
如下以一簡單減速器模型進(jìn)行示意，采用的是abaqus求解器，后續(xù)如果大家關(guān)注，可以進(jìn)行LS-DYNA的建模，計(jì)算效果及效率與abaqus相當(dāng)。
附件為inp模型及設(shè)置關(guān)鍵步驟，感興趣可以下載。
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