結(jié)構(gòu)靜態(tài)仿真的案例
設(shè)計(jì)仿真 | 基于MSC Apex的電廠框架結(jié)構(gòu)靜態(tài)仿真
背景與挑戰(zhàn)
在工程中，有限元法(FEM)是用來(lái)評(píng)估薄壁結(jié)構(gòu)性能的一種常用分析方法，建立薄壁結(jié)構(gòu)的有限元模型涉及到中面模型的抽取和殼單元網(wǎng)格劃分。一般來(lái)說(shuō)，創(chuàng)建有限元模型往往需要幾個(gè)小時(shí)至幾天，非常耗時(shí)。幸運(yùn)的是，使用MSC Apex軟件創(chuàng)建有限元模型，與其他傳統(tǒng)的CAE前后處理器相比，可以更快地幫助生成中面模型，除此之外在MSC Apex中還可以進(jìn)行強(qiáng)度分析。
解決方案
圖1為原始模型，有許多部件具有薄壁結(jié)構(gòu)的特征。通過(guò)使用MSC Apex的“中間面”功能，可以在幾秒鐘內(nèi)創(chuàng)建整個(gè)模型的中面模型。此外，在“延伸面”的幫助下，自動(dòng)縫合邊緣。“延伸面”未捕獲的少數(shù)剩余邊可以通過(guò)手動(dòng)拖拽邊緣進(jìn)行連接，最后用殼單元對(duì)中面模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1: 左側(cè): 原始實(shí)體模型, 右側(cè): 中面模型
對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，與實(shí)體網(wǎng)格相比，殼網(wǎng)格用更少的單元可以產(chǎn)生更精確的結(jié)果。
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背景與挑戰(zhàn)
在工程中，有限元法(FEM)是用來(lái)評(píng)估薄壁結(jié)構(gòu)性能的一種常用分析方法，建立薄壁結(jié)構(gòu)的有限元模型涉及到中面模型的抽取和殼單元網(wǎng)格劃分。一般來(lái)說(shuō)，創(chuàng)建有限元模型往往需要幾個(gè)小時(shí)至幾天，非常耗時(shí)。幸運(yùn)的是，使用MSC Apex軟件創(chuàng)建有限元模型，與其他傳統(tǒng)的CAE前后處理器相比，可以更快地幫助生成中面模型，除此之外在MSC Apex中還可以進(jìn)行強(qiáng)度分析。
解決方案
圖1為原始模型，有許多部件具有薄壁結(jié)構(gòu)的特征。通過(guò)使用MSC Apex的“中間面”功能，可以在幾秒鐘內(nèi)創(chuàng)建整個(gè)模型的中面模型。此外，在“延伸面”的幫助下，自動(dòng)縫合邊緣。“延伸面”未捕獲的少數(shù)剩余邊可以通過(guò)手動(dòng)拖拽邊緣進(jìn)行連接，最后用殼單元對(duì)中面模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1: 左側(cè): 原始實(shí)體模型, 右側(cè): 中面模型
對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，與實(shí)體網(wǎng)格相比，殼網(wǎng)格用更少的單元可以產(chǎn)生更精確的結(jié)果。
展開(kāi) 基于MSC Apex的電廠框架結(jié)構(gòu)靜態(tài)仿真
背景與挑戰(zhàn)
在工程中，有限元法（FEM）是用來(lái)評(píng)估薄壁結(jié)構(gòu)性能的一種常用分析方法，建立薄壁結(jié)構(gòu)的有限元模型涉及到中面模型的抽取和殼單元網(wǎng)格劃分。一般來(lái)說(shuō)，創(chuàng)建有限元模型往往需要幾個(gè)小時(shí)至幾天，非常耗時(shí)。幸運(yùn)的是，使用MSC Apex軟件創(chuàng)建有限元模型，與其他傳統(tǒng)的CAE前后處理器相比，可以更快地幫助生成中面模型，除此之外在MSC Apex中還可以進(jìn)行強(qiáng)度分析。
解決方案
圖1為原始模型，有許多部件具有薄
壁結(jié)構(gòu)的特征。通過(guò)使用MSC Apex的“中間面”功能，可以在幾秒鐘內(nèi)創(chuàng)建整個(gè)模型的中面模型。此外，在“延伸面”的幫助下，自動(dòng)縫合邊緣。“延伸面”未捕獲的少數(shù)剩余邊可以通過(guò)手動(dòng)拖拽邊緣進(jìn)行連接，最后用殼單元對(duì)中面模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1：左側(cè): 原始實(shí)體模型, 右側(cè): 中面模型
對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，與實(shí)體網(wǎng)格相比，殼網(wǎng)格用更少的單元可以產(chǎn)生更精確的結(jié)果。為了顯示網(wǎng)格細(xì)節(jié)，將頂部整個(gè)網(wǎng)格模型的右側(cè)的一部分放大顯示，如圖2所示。
圖 2：網(wǎng)格
隨后定義材料參數(shù)，線性靜力分析只需要楊氏模量和泊松比，壁厚可以手動(dòng)指定，也可以通過(guò)識(shí)別原始幾何模型自動(dòng)獲取。對(duì)于本例的邊界條件，將十個(gè)支柱的底部作為完全固定約束，并考慮電廠冷卻水壓力，管上內(nèi)表面施加0.74 MPa的壓力，所有邊界條件如圖3所示。然后運(yùn)行仿真計(jì)算，通過(guò)MSC Apex Structures使用基于MSC Nastran技術(shù)的集成求解器。
展開(kāi) 梁模擬 – 靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析 ￥10
本項(xiàng)目對(duì)一根定制設(shè)計(jì)的工字梁進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，該梁使用 SolidWorks Simulation 進(jìn)行建模和仿真。該梁由普通碳鋼制成，承受中心點(diǎn)載荷。本研究評(píng)估了該梁在彎曲作用下的結(jié)構(gòu)性能，并根據(jù)馮·米塞斯應(yīng)力準(zhǔn)則確定了其安全系數(shù) (FOS)。
項(xiàng)目詳情：
軟件：SolidWorks 2024（模擬插件）
分析類(lèi)型：靜態(tài)結(jié)構(gòu)
目的：教育和演示
材料：普通碳鋼
屈服強(qiáng)度：220.6 MPa
施加載荷：70,000 N（梁中心）
梁長(zhǎng)度：1200 mm
橫截面：自定義 I 型截面（根據(jù)模型草圖）
?? 關(guān)鍵模擬輸出：
? 最大 von Mises 應(yīng)力：82.46 MPa?
安全系數(shù)：2.67?
結(jié)論：在給定的載荷條件下，設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)上是安全的
? 撓度：在可接受的范圍內(nèi)（中心約為 1.28 毫米）
此模擬僅用于教育目的，以在 SolidWorks 中演示梁理論、應(yīng)力分析和設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
展開(kāi) 
探索結(jié)構(gòu)工程中的線性靜態(tài)分析與非線性分析
在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，線性靜態(tài)分析和非線性分析是兩種常用的分析方法，用于研究和評(píng)估結(jié)構(gòu)在受力情況下的行為和性能。本文將詳細(xì)介紹這兩種分析方法的基本概念、適用范圍、計(jì)算方法以及在實(shí)際工程中的應(yīng)用。
1. 線性靜態(tài)分析
1.1 基本概念
線性靜態(tài)分析是基于線性彈性理論的一種分析方法。它假設(shè)結(jié)構(gòu)的材料行為是線性的，即應(yīng)力與應(yīng)變之間存在線性關(guān)系；同時(shí)假設(shè)加載是靜態(tài)的，即載荷是恒定的且不隨時(shí)間變化。
1.2 適用范圍
線性靜態(tài)分析適用于小變形、小位移的結(jié)構(gòu)，例如剛度相對(duì)較高、加載相對(duì)較小的情況。它通常用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)和評(píng)估。
1.3 計(jì)算方法
線性靜態(tài)分析采用有限元、有限差分、有限體積等數(shù)值方法進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)求解線性方程組，可以得到結(jié)構(gòu)在靜態(tài)加載下的位移、應(yīng)力等信息。
2. 非線性分析
2.1 基本概念
非線性分析考慮了結(jié)構(gòu)在加載過(guò)程中可能出現(xiàn)的非線性行為，例如材料的非線性、幾何的非線性、邊界條件的非線性等。這些非線性因素可以包括材料的塑性變形、接觸問(wèn)題、大變形、非線性材料性質(zhì)等。
2.2 適用范圍
非線性分析適用于大變形、大位移、非線性材料行為等情況。它通常用于處理地震分析、塑性分析、非線性接觸問(wèn)題等復(fù)雜情況。
2.3 計(jì)算方法
非線性分析需要采用更復(fù)雜的數(shù)值方法，例如增量法、有限元法中的非線性材料模型、非線性接觸模型等。這些方法考慮了結(jié)構(gòu)在加載過(guò)程中的非線性響應(yīng)，可以更準(zhǔn)確地描述結(jié)構(gòu)的行為。
3. 實(shí)際應(yīng)用
線性靜態(tài)分析常用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)和評(píng)估，例如建筑物的靜力分析、橋梁的強(qiáng)度評(píng)估等；而非線性分析則常用于處理復(fù)雜情況，例如地震工程中的地震響應(yīng)分析、大變形問(wèn)題的研究等。
展開(kāi) 探索結(jié)構(gòu)分析的三種視角：準(zhǔn)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和瞬態(tài)分析
準(zhǔn)靜態(tài)分析、動(dòng)態(tài)分析和瞬態(tài)分析是工程領(lǐng)域中常用的三種分析方法，它們?cè)谘芯课矬w受力響應(yīng)時(shí)有不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
1. 準(zhǔn)靜態(tài)分析
準(zhǔn)靜態(tài)分析是一種在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域常用的數(shù)值仿真方法，主要用于分析結(jié)構(gòu)在靜態(tài)或者準(zhǔn)靜態(tài)加載條件下的行為。
準(zhǔn)靜態(tài)分析是一種動(dòng)態(tài)分析的特例，它考慮了時(shí)間，但是假設(shè)系統(tǒng)的響應(yīng)相對(duì)緩慢，可以在一定時(shí)間范圍內(nèi)近似為靜態(tài)問(wèn)題。結(jié)構(gòu)響應(yīng)是相對(duì)較慢加載下的位移和應(yīng)力分布。
在準(zhǔn)靜態(tài)分析中，我們假設(shè)加載作用在結(jié)構(gòu)上的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，因此結(jié)構(gòu)的響應(yīng)可以近似為靜態(tài)狀態(tài)。這意味著在分析過(guò)程中，我們不考慮加載的瞬時(shí)效應(yīng)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而只關(guān)注結(jié)構(gòu)在加載下的靜態(tài)變形和應(yīng)力分布。
準(zhǔn)靜態(tài)分析的基本概念包括：
1）靜態(tài)平衡：
在準(zhǔn)靜態(tài)分析中，結(jié)構(gòu)被認(rèn)為處于靜態(tài)平衡狀態(tài)。這意味著所有受力和受力點(diǎn)的力矩都平衡，從而結(jié)構(gòu)不會(huì)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力和變形可以通過(guò)解靜力學(xué)方程得到。
2）加載時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)：
準(zhǔn)靜態(tài)分析假設(shè)結(jié)構(gòu)在加載下的響應(yīng)相對(duì)緩慢，即加載時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。這種假設(shè)使得我們可以忽略瞬時(shí)加載引起的慣性效應(yīng)和動(dòng)態(tài)效應(yīng)，集中精力分析結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定加載條件下的響應(yīng)。
3）不考慮加速度效應(yīng)：
與動(dòng)態(tài)分析不同，準(zhǔn)靜態(tài)分析不考慮結(jié)構(gòu)加速度和相關(guān)效應(yīng)。這樣簡(jiǎn)化的假設(shè)使得分析問(wèn)題的復(fù)雜度大大降低，適用于很多實(shí)際工程問(wèn)題。
4）時(shí)間因素的忽略：
在準(zhǔn)靜態(tài)分析中，時(shí)間被認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)，不是一個(gè)變量。這就意味著分析是基于結(jié)構(gòu)的幾何和材料屬性，而不是隨時(shí)間變化的。這樣，我們可以將時(shí)間因素從分析中剝離出來(lái)，使得問(wèn)題更容易處理。
5）適用范圍：
準(zhǔn)靜態(tài)分析通常適用于那些加載速度相對(duì)較慢，可以近似為靜態(tài)的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。例如，建筑物的靜力分析、一般機(jī)械零部件的穩(wěn)定性分析等都可以使用準(zhǔn)靜態(tài)分析方法。
2.
展開(kāi) 基于CAE技術(shù)的運(yùn)動(dòng)型多功能車(chē)整車(chē)結(jié)構(gòu)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
基于CAE技術(shù)的運(yùn)動(dòng)型多功能車(chē)整車(chē)結(jié)構(gòu)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
電磁鐵運(yùn)動(dòng)和溫升耦合仿真---Maxwell的靜態(tài)、瞬態(tài)和Icepak耦合仿真 ￥29
模型如圖所示
1.瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)分析
動(dòng)作器在線圈通電狀態(tài)下，其周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，將上方的銜鐵吸合，其設(shè)在采用瞬態(tài)方法，計(jì)算在短時(shí)間時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，本例計(jì)算了1ms的時(shí)間，電流采用1000*4A，銜鐵考慮了其重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以將模型導(dǎo)入到ansys結(jié)構(gòu)分析中，查看在對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，分析結(jié)果如圖所示
分析結(jié)果顯示銜鐵在0.95ms左右閉合，速度逐漸增大，另外銜鐵受到的扭矩可以看到隨著閉合其受力顯著增大
2.靜態(tài)磁場(chǎng)分析
取值閉合狀態(tài)進(jìn)行靜態(tài)磁場(chǎng)分析，獲取其磁場(chǎng)分布和功率損耗
3.溫升分析
在Maxwell中插入Icepak模塊，將磁場(chǎng)分析模塊的模型復(fù)制進(jìn)來(lái)，設(shè)置網(wǎng)格劃分的水平，設(shè)置空氣域的邊界條件，然后設(shè)置相應(yīng)的發(fā)熱功率EMloss，讀取本次磁場(chǎng)分析的模型，軟件自動(dòng)讀取功耗，設(shè)置setup，設(shè)置相應(yīng)的流體分析收斂數(shù)值
另外本實(shí)例需要注意的是重力方向的設(shè)置，默認(rèn)的的重力是不考慮的，
其網(wǎng)格如下所示，可以看到Maxwell繼承了Icepak的網(wǎng)格劃分方法，完全為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，相當(dāng)?shù)囊?guī)則，需要注意的是模型當(dāng)中不能出現(xiàn)曲線，都需要設(shè)置成多邊形模式
溫度分布如圖所示，可以看到鐵芯和線圈的溫度類(lèi)似，銜鐵的溫度偏低，主要是由于其銜鐵和鐵芯沒(méi)有直接接觸，故沒(méi)有熱傳導(dǎo)的效果，而另外模型是接觸狀態(tài)，其溫度類(lèi)似
相應(yīng)的流體分布 和流動(dòng)矢量如圖所示
歡迎 關(guān)注作者，專(zhuān)注于ANSYS學(xué)習(xí)！
個(gè)人微信號(hào) 大龍貓：CAE-ANSYS ，微信公眾號(hào)：CAE_ANSYS ，主要應(yīng)用為ANSYS Workbench界面下的各個(gè)模塊的使用.
展開(kāi) ANSA與ABQUS聯(lián)合仿真-線性靜態(tài)分析
大多數(shù)工程問(wèn)題，為了保證一定的安全性，都需要部件的最大應(yīng)力小于材料的屈服極限，所以?xún)H通過(guò)線性靜態(tài)分析已能得到相對(duì)比較滿意的結(jié)果。線性靜力分析是一種應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)分析類(lèi)型。常用于線彈性材料、靜態(tài)或動(dòng)態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)加載的工況。
線性
材料的線性：金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線，如下圖所示，通常分為四個(gè)階段：彈性階段、屈服階段、應(yīng)變硬化階段和頸縮斷裂階段。線性表示材料線性彈性行為階段elastic behavior，應(yīng)力-應(yīng)變曲線僅考慮線性的部分。在應(yīng)力低于比例極限的情況下，應(yīng)力σ與應(yīng)變?chǔ)懦烧龋处?Εε；式中E為常數(shù)，稱(chēng)為彈性模量或楊氏模量，是正應(yīng)力與正應(yīng)變的比值，彈性模量的單位與應(yīng)力的單位相同。
并且結(jié)構(gòu)發(fā)生的是小位移、小應(yīng)變、小轉(zhuǎn)動(dòng)、剛度不隨結(jié)構(gòu)變形而變化。
靜態(tài)
靜態(tài)是指力是靜態(tài)的，力為常值。
ANSA中ABAQUS線性靜力學(xué)分析
ANSA前處理線性靜力學(xué)分析包含以下幾個(gè)步驟：網(wǎng)格劃分，Properites單元類(lèi)型設(shè)置，Materials材料屬性設(shè)置，ABAQUS模塊下BOUNDARY約束設(shè)置，ABAQUS模塊下LOADS載荷加載與分析步*STATIC設(shè)置.
網(wǎng)格劃分
網(wǎng)格劃分可參考《ANSA入門(mén)基礎(chǔ)教程》,學(xué)習(xí)網(wǎng)格劃分的方法。
Properites單元類(lèi)型設(shè)置
Properites設(shè)置選擇工具欄中Prop，雙擊打開(kāi)部件屬性，設(shè)置TYPE為C3D_,optional1設(shè)置為I.因單元為一階六面體，共8各節(jié)點(diǎn)，所以最終單元屬性為C3D8I.
展開(kāi) 準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)的斷裂失效仿真 ￥100
對(duì)于結(jié)構(gòu)件受拉壓彎扭后發(fā)生的斷裂失效，如果采用靜力學(xué)分析方法，會(huì)得到應(yīng)力分布，但無(wú)論外力多大都無(wú)法觀察到斷裂效果。雖然采用動(dòng)力學(xué)分析方法可以實(shí)現(xiàn)斷裂效果，但時(shí)間步長(zhǎng)較小而求解時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致求解效率低。所以提出一種基于準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)的斷裂失效的仿真方法。
Fluent實(shí)用案例 | MRF旋轉(zhuǎn)機(jī)械離心泵靜態(tài)仿真
本案例利用Fluent中的MRF模型，對(duì)離心泵性能問(wèn)題進(jìn)行了仿真計(jì)算。該案例僅對(duì)離心泵的穩(wěn)態(tài)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單演示，其余的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的仿真設(shè)置與本案例基本一致，可按照該案例進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。本案例采用的離心泵為8個(gè)葉片，以轉(zhuǎn)速為1200rpm，入口質(zhì)量流量為280kg/s為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)相關(guān)模型，實(shí)際計(jì)算時(shí)采用3m/s的速度入口。
1 workbench 設(shè)置
本案例具體設(shè)置如下圖 ：
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
本案例的離心泵模型在ansys的離心泵設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行構(gòu)建，并導(dǎo)入SCDM中 。具體的幾何模型與邊界條件如下所示：
3 Fluent Meshing 設(shè)置
3.1 網(wǎng)格設(shè)置
采用 Fluent meshing 進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用六面體網(wǎng)格劃分，并劃分相對(duì)應(yīng)的邊界層網(wǎng)格。具體的網(wǎng)格劃分如下圖所示：
4 FLUENT 設(shè)置
4.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導(dǎo)入
由于本文僅分析對(duì)離心泵流場(chǎng)穩(wěn)態(tài)特性展開(kāi)分析，因此僅需要進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果的討論，此處的設(shè)置比較簡(jiǎn)單，勾選為穩(wěn)態(tài)計(jì)算，并選擇密度基求解器。
展開(kāi) 
LS-DYNA考慮熱效應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸仿真 ￥19.98
有關(guān)熱-力耦合仿真，LSTC官方網(wǎng)站中提供了許多相關(guān)的例子。本文以材料單軸拉伸試驗(yàn)為例，說(shuō)明如何在LS-DYNA中實(shí)現(xiàn)熱-力耦合仿真。本例K文件中去除溫度等關(guān)鍵字可實(shí)現(xiàn)無(wú)溫度的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸。
1. 工況
某合金材料以某一速率進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)加載，環(huán)境溫度為500攝氏度。試樣網(wǎng)格如圖所示，一端固定，一端進(jìn)行加載，研究溫度效應(yīng)對(duì)材料的影響。
2. 求解設(shè)置
本例子，采用隱式算法，設(shè)置*INITIAL_TEMPERATURE、*LOAD_THERMAL，*CONTROL_THERMAL-等關(guān)鍵字，實(shí)現(xiàn)金屬材料的熱-力耦合求解
3.結(jié)果
有效應(yīng)力云圖：
溫度云圖：常溫算例中，如有僅結(jié)構(gòu)仿真，沒(méi)有熱傳導(dǎo)，使試樣中的塑性功90%轉(zhuǎn)化為溫度。500度算例中，固定端和加載段為剛體材料，不產(chǎn)生熱。
力-位移曲線，從圖中明顯看出溫度的軟化效應(yīng)。
展開(kāi) Fluent 合成風(fēng)法高速列車(chē)橫風(fēng)靜態(tài)氣動(dòng)特性仿真（一）
本案例利用Fluent 合成風(fēng)法對(duì)高速列車(chē)橫風(fēng)影響下的靜態(tài)氣動(dòng)特性展開(kāi)仿真，主要是對(duì)比了幾種不同邊界條件的影響，確定更為合理的邊界條件，為后續(xù)的橫風(fēng)計(jì)算提供參考。對(duì)橫風(fēng)32m/s（風(fēng)向角90°）、行駛速度為300km/s的復(fù)興號(hào)展開(kāi)仿真，該案例所用模型為假設(shè)模型，僅作計(jì)算設(shè)置參考。通過(guò)此案例后續(xù)可以對(duì)不同橫風(fēng)角度、不同模型、不同行駛速度等工況展開(kāi)類(lèi)似仿真計(jì)算。
1 合成風(fēng)法說(shuō)明
當(dāng)給定邊界條件時(shí)，對(duì)于側(cè)風(fēng)的設(shè)置如下：假設(shè)動(dòng)車(chē)組列車(chē)的行駛速度為v，列車(chē)運(yùn)行方向?yàn)橄蜃筮\(yùn)行，此時(shí)風(fēng)作用于列車(chē)的空氣流動(dòng)的速度為?v。給定一個(gè)確定的側(cè)風(fēng)速度w，側(cè)風(fēng)向下作用，風(fēng)向角度為a。由于作用于列車(chē)運(yùn)行方向反向的空氣流動(dòng)速度與作用在列車(chē)側(cè)壁上的側(cè)風(fēng)速度共同作用，產(chǎn)成了合速度u。在計(jì)算過(guò)程中，設(shè)置合速度u為入口邊界速度矢量。
2 workbench 設(shè)置
本案例計(jì)算模型簡(jiǎn)單，且為瞬態(tài)計(jì)算，僅需選擇Fluent（帶網(wǎng)格劃分模塊即可），相關(guān)的workbench設(shè)置如下圖：
3 SCDM 設(shè)置
3.1 導(dǎo)入幾何
本案例對(duì)比了常見(jiàn)的兩種建模方式，與三種不同的邊界。
建模方式一
建模方式二
可以發(fā)現(xiàn)，主要區(qū)別在于列車(chē)的角度，建模方式一列車(chē)平行于x軸。建模方式二列車(chē)與x軸有夾角。
4 Fluent meshing 設(shè)置
采用了Fluent meshing進(jìn)行前處理，采用多面體的方法對(duì)體網(wǎng)格進(jìn)行劃分。具體的劃分結(jié)果如下圖所示：
5 FLUENT 設(shè)置
5.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導(dǎo)入
由于本文只探討穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果，此處的設(shè)置比較簡(jiǎn)單。
5.2 邊界條件設(shè)置
地面設(shè)置為free-slip，幾何圖中未標(biāo)注的其他邊界為對(duì)稱(chēng)面。
展開(kāi) Fluent 卷弧翼彈箭靜態(tài)氣動(dòng)仿真（一）
本案例利用Fluent，對(duì)TTCP鏡像對(duì)稱(chēng)模型（考慮無(wú)旋運(yùn)動(dòng)時(shí),和標(biāo)準(zhǔn)模型的氣動(dòng)特性一致）氣動(dòng)性能問(wèn)題進(jìn)行了仿真計(jì)算。該案例僅對(duì)TTCP模型的穩(wěn)態(tài)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單演示，用于確定本案例網(wǎng)格劃分、幾何建立的準(zhǔn)確性。
本案例來(lái)源由相關(guān)讀者提供。
本文僅計(jì)算了馬赫數(shù)為2.0的工況，計(jì)算結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)果較為接近。
1 workbench 設(shè)置
1.1 選擇流體流動(dòng)（帶有Fluent 網(wǎng)格劃分功能的Fluent）
下圖為本案例的workbench界面，實(shí)際可以直接采用帶有Fluent 網(wǎng)格劃分功能的Fluent。
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
為了便于后續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此處選擇將流體域分為內(nèi)外兩個(gè)部分。
3 FLUENT MESHING設(shè)置
采用了Fluent meshing進(jìn)行前處理，采用多面體的方法對(duì)體網(wǎng)格進(jìn)行劃分。
4 FLUENT 設(shè)置
4.1 General設(shè)置
由于是靜態(tài)求解問(wèn)題，此處設(shè)置為穩(wěn)態(tài)計(jì)算模式。
4.2 材料定義
本案例中會(huì)使用壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界，因此需要重新設(shè)置空氣材料，設(shè)置為理想氣體。
4.3 模型設(shè)置
采用k-w SST 湍流模型。
4.4 邊界條件設(shè)置
將火箭炮設(shè)置為壁面。
將其他壁面設(shè)置為壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界。
4.5 計(jì)算設(shè)置
進(jìn)行初始化，初步計(jì)算100步。
開(kāi)啟阻力監(jiān)測(cè)，對(duì)火箭炮的氣動(dòng)性能展開(kāi)監(jiān)測(cè)。
為了準(zhǔn)確檢測(cè)阻力系數(shù)，需要修改相關(guān)的計(jì)算參考值，具體數(shù)值如下。
進(jìn)一步進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算，直到阻力值趨于穩(wěn)定。由下圖可知，本案例的阻力系數(shù)為0.76。相關(guān)文獻(xiàn)的計(jì)算結(jié)果為0.75，計(jì)算結(jié)果基本一致，可以用于后續(xù)的進(jìn)一步計(jì)算。
展開(kāi) 采煤機(jī)搬運(yùn)車(chē)_單驅(qū)_靜態(tài)分析與動(dòng)態(tài)仿真
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