聲-固耦合模態(tài)分析的案例
基于optistruct聲固耦合模態(tài)分析 ￥80
看到技術(shù)鄰上很多人都在問聲固耦合模態(tài)怎么分析、控制卡片如何設(shè)置等。本案例主要給大家演示如何使用optistruct對流固耦合的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，以及了解聲腔對結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響。流固耦合法被廣泛地應(yīng)用于聲學(xué)和噪音控制領(lǐng)域，對空腔結(jié)構(gòu)（比如汽車車室）進(jìn)行流固耦合模態(tài)分析，可以了解到聲腔對結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響，為研究耦合系統(tǒng)的聲學(xué)特性提供可靠的理論參考。在我們汽車結(jié)構(gòu)振動領(lǐng)域應(yīng)用相對較多的如油箱流固耦合、聲腔耦合分析等，通過進(jìn)行聲腔與鈑金耦合分析可以了解車身結(jié)構(gòu)件的振動特性及靈敏度。模擬流體對結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性影響的分析方法有很多種，如流固耦合法、虛擬質(zhì)量法等。
聲固耦合模態(tài)分析結(jié)果動畫
技術(shù)鄰網(wǎng)友求助
聲腔、結(jié)構(gòu)、聲固耦合模態(tài)分析頻率結(jié)果
聲腔模態(tài)頻率
結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率
聲固耦合模態(tài)頻率
本案例模型見收費(fèi)內(nèi)容部分，凡購買本案例的朋友，結(jié)合附件中的模型及相關(guān)操作說明在仿真操作上還有什么疑問可互相交流。
展開 ABAQUS案例—ABAQUS中聲固耦合、聲輻射分析方法 ￥4
本案例（附件中inp）講述了ABAQUS中的聲固耦合分析、聲輻射分析方法。ABAQUS中有一套完整的聲固耦合分析方法。
噪聲輻射分析中，需要模擬附著在結(jié)構(gòu)上的外部空氣，而且它是向外無限延伸的，因此直接用聲學(xué)有限單元去模擬無限的空氣區(qū)域是不合理的。在Abaqus中可以通過兩種方式來模擬無限聲學(xué)介質(zhì)的影響：一,使用聲學(xué)無限單元；二，用阻抗邊界來模擬。
在對外部的噪聲輻射問題進(jìn)行仿真分析時(shí)，無限單元法的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。無限單元可以直接在結(jié)構(gòu)上定義，或者也可以在聲學(xué)有限單元區(qū)域的終面上定義。
對于邊界阻抗技術(shù)，實(shí)質(zhì)上屬于無反射邊界條件。然而當(dāng)用此來模擬結(jié)構(gòu)外部的區(qū)域時(shí)，結(jié)構(gòu)與輻射表面的距離必須足夠大（通常取聲波波長的1/3）。
聲學(xué)無限單元計(jì)算公式與聲輻射阻抗邊界的計(jì)算有幾個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別：無限單元采用更高階的差值函數(shù)，而聲輻射邊界則采用一階差值函數(shù)。雖然無限元計(jì)算每個(gè)單元的花費(fèi)更高，但是無限單元的要比阻抗邊界精確很多，因此通過減小無限元的單元規(guī)模，從而可以大大的降低結(jié)構(gòu)總的計(jì)算時(shí)間；本案例即是講解無限元單元法在模擬噪聲分析中的應(yīng)用。
展開 空調(diào)管路模態(tài)分析（干模態(tài)、濕模態(tài)及單向流固耦合） ￥6
空調(diào)管路模態(tài)分析（干模態(tài)、濕模態(tài)及單向流固耦合）
1、引言
空調(diào)管路中，特別是吸、排氣管及回油管，由于其與壓縮機(jī)（振動源）直連，在運(yùn)行過程中振動響應(yīng)較大，為避免振動過大導(dǎo)致管路開裂、壽命縮短等一系列問題，有必要對管路進(jìn)行模態(tài)分析，避免管路共振頻率與壓縮機(jī)運(yùn)行頻率接近產(chǎn)生共振效應(yīng)。
常見的管路模態(tài)分析未考慮流體效應(yīng)（冷媒）對管路結(jié)構(gòu)振動特性的影響，因此，本文利用干模態(tài)、濕模態(tài)及單向流固耦合三種分析方式，三種情況下的模態(tài)結(jié)果進(jìn)行對比研究。
2、空調(diào)管路模型仿真前處理
采用Creo軟件建立管路三維模型，如下圖所示，模型中已預(yù)先建立流體區(qū)域，共兩個(gè)主體。
將三維模型導(dǎo)入Hypermesh中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，當(dāng)然在這里也可直接導(dǎo)入workbench，利用默認(rèn)的mesh工具進(jìn)行網(wǎng)格劃分，但是該工具的網(wǎng)格質(zhì)量無法控制。網(wǎng)格劃分是仿真的基礎(chǔ)，也是較為重要的一步驟，如何劃分高質(zhì)量網(wǎng)格并非本文重點(diǎn)，不在過多闡述。網(wǎng)格劃分效果如下圖。
結(jié)構(gòu)的約束條件采用兩端固定支撐，管路材料屬性采用紫銅，冷媒材料屬性采用R410冷媒，各材料屬性參數(shù)如下表所示：
網(wǎng)格劃分、約束條件、材料屬性定義之后，便可開始進(jìn)行以下各類模態(tài)分析計(jì)算。workbench具有很好的模塊間數(shù)據(jù)傳遞功能，本文所涉及的三種模態(tài)分析，其數(shù)據(jù)傳遞如下。
3、空調(diào)管路干模態(tài)分析
干模態(tài)分析，即一般的結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，不涉及流體效應(yīng)對模態(tài)的影響，由于壓縮機(jī)頻率在20Hz~120Hz左右，因此，可對前10階模態(tài)進(jìn)行分析，保證模態(tài)頻率在壓縮機(jī)頻率運(yùn)行范圍之內(nèi)。干模態(tài)在結(jié)構(gòu)振動仿真中較為簡單，只需要設(shè)置約束條件、材料屬性等少部分參數(shù)，便可進(jìn)行計(jì)算。
展開 揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)與仿真-聲固耦合
01
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聲固耦合
當(dāng)一個(gè)振動的結(jié)構(gòu)體驅(qū)動了傳遞聲壓波的氣體或液體（流體）時(shí)，就會有聲音產(chǎn)生。振動著的物體可以是板、膜或固體。流體介質(zhì)中的壓力波也會在固體中產(chǎn)生振動。這個(gè)過程也被稱為聲-結(jié)構(gòu)相互作用。這個(gè)相互作用是雙向的。
對“聲-結(jié)構(gòu)相互作用”的研究涉及到兩個(gè)不同領(lǐng)域的物理學(xué)分支的相互結(jié)合：聲學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)。在某些情況下，流體中的聲壓波和固體的振動都強(qiáng)到足以發(fā)生顯著的相互影響，從而產(chǎn)生雙向的耦合。
在聲固耦合邊界
固體沿著交界面法向的加速度作用于流體
聲壓以法向單位面積載荷作用于固體
02
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雙向聲固耦合
揚(yáng)聲器中，音圈的上下移使揚(yáng)聲器的振膜發(fā)生振動。這會使周圍的空氣產(chǎn)生壓力變化，并產(chǎn)生能讓人聽到的聲音信號。揚(yáng)聲器振膜周圍的空氣也會影響圓錐體本身的運(yùn)動；其中的一個(gè)例子就是所謂的“附加質(zhì)量”。
揚(yáng)聲器空氣隨動質(zhì)量計(jì)算
在揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程中，就必須要考慮到這些影響。
從上一節(jié)聲固耦合圖示中，可以清楚的知道聲固耦合原理。那么我們可以自己動手進(jìn)行雙向聲固耦合。
以Comsol自帶的揚(yáng)聲器模型為例進(jìn)行說明。聲固耦合在單獨(dú)的多物理場耦合模塊中設(shè)置。如下圖所示。
既然進(jìn)行手動耦合，那么先刪除這個(gè)聲結(jié)構(gòu)邊界。然后在聲場中定義法向加速度邊界，在到固體力學(xué)中加載邊界的聲壓。
和軟件自動耦合結(jié)果對比，結(jié)果是完全一致的。只存在非常微小的數(shù)值計(jì)算誤差。
03
—
拓展
手動聲固耦合除了加深對軟件計(jì)算背后的原理的理解之外，還有一個(gè)額外的好處。當(dāng)可以認(rèn)為聲場對固體振動影響很小時(shí)，可以手動進(jìn)行單向的固體到聲場的耦合。
展開 
基于Hypermesh和Nastran的聲固耦合頻率響應(yīng)分析
模型描述：
外部為長方形鐵盒，如圖1所示。
圖1 結(jié)構(gòu)有限元模型
材料類型為MAT1各向同性材料。材料參數(shù)為：彈性模量2e5Mpa 泊松比0.3
密度7.85-9ton/mm^3
單元類型為shell。
內(nèi)部為空氣，如圖2所示。
圖2 聲腔有限元模型
材料類型為MAT10 流體材料。材料參數(shù)為：密度1.2e-12 ton/mm^3 聲速340000mm/s
單元類型為Psolid，需要注意的是在Psolid的第八域內(nèi)設(shè)定為PFLUID表示為流體單元。
另外需要將組成流體單元的節(jié)點(diǎn)的第七域設(shè)定為-1，表示組成流體單元的節(jié)點(diǎn)。
（Card Edit-Nodes-Edit進(jìn)行設(shè)定）
展開 考慮壩體-庫水相互作用的重力壩模態(tài)分析--對比分析ANSYS和ABAQUS重力壩流固耦合模態(tài)結(jié)果
分割線================================
此篇只簡單進(jìn)行了兩個(gè)軟件的模態(tài)對比分析結(jié)果，熟悉了兩款軟件中流固耦合單元的設(shè)置方式與操作流程，得出結(jié)果供大家參考，后續(xù)會進(jìn)一步推出相關(guān)計(jì)算案例。歡迎各位朋友交流指正。
基于HyperWorks的聲固耦合系統(tǒng)不確定性分析與優(yōu)化
摘要：在實(shí)際工程問題中，計(jì)算模型、材料屬性、幾何特性及測量響應(yīng)等有關(guān)的誤差或者不確定性現(xiàn)象廣泛存在，雖然各個(gè)參數(shù)的不確定范圍較小，但這些不確定性耦合在一起可能使結(jié)構(gòu)響應(yīng)產(chǎn)生較大的偏差，因此在工程分析中，應(yīng)將不確定性考慮在內(nèi)。聲固耦合系統(tǒng)由聲學(xué)域和結(jié)構(gòu)域組成，結(jié)構(gòu)域的振動會激勵(lì)聲學(xué)域的壓力波動，聲學(xué)域的聲壓波動也會反過來作用在結(jié)構(gòu)域上對其產(chǎn)生影響，在聲學(xué)域與結(jié)構(gòu)域及其耦合面均存在不確定性影響因素，本文將某型客車對聲固耦合系統(tǒng)的不確定性分析方法展開研究，基于HyerWorks對可客車聲學(xué)響應(yīng)進(jìn)行仿真分析，并對不確定系統(tǒng)進(jìn)行魯棒性優(yōu)化，減小聲場的性能波動性。
關(guān)鍵詞：不確定性分析；HyperWorks；聲學(xué)仿真；魯棒性優(yōu)化；
備注：詳細(xì)案例見附件
基于HyperWorks的聲固耦合系統(tǒng)不確定性分析與優(yōu)化.pdf
展開 轎車聲固耦合低頻噪聲的有限元分析
轎車聲固耦合低頻噪聲的有限元分析
惠巍，劉史，吳立臺
〔西北工業(yè)人學(xué)機(jī)電學(xué)院，西安710072)
[摘要】建立結(jié)構(gòu)載荷激勵(lì)卜乘坐室空腔聲學(xué)系統(tǒng)和聲固禍合系統(tǒng)的有限元模型利用有限元軟件ANSYS
和IM S V irtual l}對某轎車乘坐室結(jié)構(gòu)與空腔聲模態(tài)的頻率和振型進(jìn)行分析.采用自接法和模態(tài)疊加法對該轎車
車內(nèi)噪聲仿真結(jié)果進(jìn)行比較.指出采用模態(tài)疊加法計(jì)算聲固禍合問題時(shí).對于結(jié)構(gòu)模態(tài)階數(shù)的提取要求通過計(jì)算
仿真分析該模型低頻噪聲在頻域中的分布情況.為降低山結(jié)構(gòu)振動引起的車內(nèi)低頻噪聲提供結(jié)構(gòu)修改和聲學(xué)修改
依抓
關(guān)鍵詞:乘坐室，有限元模型，聲固藕合，模態(tài)疊加法
轎車聲固耦合低頻噪聲的有限元分析.rar
展開 駕駛室結(jié)構(gòu)振動及其聲固耦合噪聲響應(yīng)分析
駕駛室結(jié)構(gòu)振動及其聲固耦合噪聲響應(yīng)分析
劉 鵬,劉 更,惠 巍
(西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院,西安 710072)
摘 要:利用有限元分析軟件ANSYS和聲學(xué)分析軟件SYSNO ISE對卡車駕駛室的振動與內(nèi)部聲場耦合做了數(shù)值計(jì)
算分析研究。介紹了振動頻響分析方法,動力學(xué)計(jì)算與聲學(xué)邊界元模型耦合的具體步驟。通過計(jì)算分析,分別研究
了駕駛室結(jié)構(gòu)的聲固耦合模型與非耦合模型對室內(nèi)聲場的影響,從而找出在不同的壁板厚度條件下,聲固耦合作用
對室內(nèi)噪聲的影響,以及駕駛室內(nèi)聲場的變化規(guī)律。
關(guān) 鍵 詞:駕駛室;振動;聲學(xué);有限元;邊界元;聲固耦合
駕駛室結(jié)構(gòu)振動及其聲固耦合噪聲響應(yīng)分析.pdf
展開 油箱一個(gè)流固耦合模態(tài)分析的例子(ADINA)
油箱一個(gè)流固耦合模態(tài)分析的例子(ADINA)
汽車油箱流固耦合模態(tài)分析
實(shí)際的油箱幾何結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，這里提供一個(gè)簡化的模型。
幾何參數(shù)：油箱容積42L，油液裝載體積：21L;
油箱材料參數(shù)：
密度0.934g\cm3 ，彈性模量1100MP ，泊松比0.4 ，厚度5mm，邊界條件為底部四邊全約束。
油液參數(shù)：
密度680kg/m3，體積模量1.3E9N/m2。
1. 啟動ADINA，選擇，
2.點(diǎn)擊，選擇紅色部分，設(shè)置箱體材料參數(shù)
點(diǎn)擊OK。然后點(diǎn)擊紅色部分設(shè)置勢流體油液，設(shè)置如下：
點(diǎn)擊OK。關(guān)閉材料設(shè)置選項(xiàng)卡。
3.點(diǎn)擊，如下設(shè)置
4.點(diǎn)擊，設(shè)置如下
5.點(diǎn)擊，進(jìn)行如下設(shè)置面：
6.點(diǎn)擊設(shè)置拉伸體：
7.顯示如下
8.通過面6繼續(xù)拉伸體
9.顯示如下
10.劃分網(wǎng)格，進(jìn)行如下操作
點(diǎn)擊OK。
11.點(diǎn)擊，如下設(shè)置
點(diǎn)擊OK。
12.點(diǎn)擊，如下設(shè)置
連續(xù)兩次點(diǎn)擊OK。
13.設(shè)置
然后進(jìn)行如下設(shè)置：
14.設(shè)置自由面
15.加重力g。
點(diǎn)擊紅色define
設(shè)置：
最后設(shè)置
16.保存ms.idb。然后另存一個(gè)名為mm.idb。
17.靜力計(jì)算，打開ms.idb，點(diǎn)擊，求解ms。
18.17步求解結(jié)束后，關(guān)閉，然后打開mm.idb。進(jìn)行如下設(shè)置。
19.選擇，點(diǎn)擊，進(jìn)行如下設(shè)置：分析前100階模態(tài)，選用Determinant-search法求解流固耦合模態(tài)：
20.重啟動設(shè)置。
21.點(diǎn)擊 ，輸入mm，點(diǎn)擊保存，提示選擇重啟動文件，選擇ms.res，點(diǎn)擊copy，程序求解。
展開 基于聲固耦合的水下復(fù)雜目標(biāo)聲散射研究
摘要
針對現(xiàn)有簡單模型對水下實(shí)際目標(biāo)的仿真逼真度較差的情況, 利用COMSOL聲固耦合算法以及完全匹配層對二維潛艇簡單模型受激勵(lì)后的散射聲場進(jìn)行了數(shù)值仿真分析。利用ANSYS有限元分析軟件對相同簡化模型進(jìn)行計(jì)算對比, 計(jì)算結(jié)果基本吻合, 驗(yàn)證了COMSOL在計(jì)算大型目標(biāo)散射聲場時(shí)的有效性。最后以某型潛艇結(jié)構(gòu)為原型構(gòu)建了內(nèi)部艙室結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)材料屬性, 提高了模型相對于實(shí)際目標(biāo)的逼真度, 仿真了受激勵(lì)后的再輻射聲場。其結(jié)果可對水下主動探測裝備發(fā)展提供參考。
水下目標(biāo)聲散射可看作目標(biāo)受激勵(lì)后的再輻射過程。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展, 有條件對水下目標(biāo)散射聲場進(jìn)而對主動聲吶回波信號進(jìn)行較為精確的數(shù)值仿真, 避免了頻繁進(jìn)行海試試驗(yàn), 節(jié)省了大量的人力物力[1]。通過相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn), 國內(nèi)對于水下結(jié)構(gòu)的散射聲場數(shù)值仿真大都采用有限元與邊界元相結(jié)合的方法, 并在工程應(yīng)用方面取得了良好的結(jié)果[2], 但只是針對簡單模型進(jìn)行仿真。近年來, 有學(xué)者利用新型多物理場耦合分析軟件COMSOL Multiphysics進(jìn)行了簡單形狀模型以及小型加肋殼體模型的嘗試[3]。初步驗(yàn)證了利用該軟件計(jì)算目標(biāo)散射聲場的可行性, 但未見更復(fù)雜模型的仿真報(bào)道。而更加真實(shí)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)建模在仿真應(yīng)用中又是不可忽略的, 因此文中借助COMSOL軟件對復(fù)雜潛艇艙室結(jié)構(gòu)進(jìn)行了聲固耦合數(shù)值仿真分析, 為提高主動聲吶回波信號仿真逼真度提供了有效借鑒。
展開 
Optistruct "附連水質(zhì)量"流固耦合的振動模態(tài)分析
虛質(zhì)量法(或附連水質(zhì)量)：
大型商用的虛質(zhì)量分析方法大概是在1970年代在計(jì)算油箱等流固耦合部件的高頻響應(yīng)時(shí)提出的。
?濕表面和干表面：
?濕表面(wetted surface)：結(jié)構(gòu)和液體相接觸的表面
?干表面(dry surface)：結(jié)構(gòu)不與液體接觸的表面
?虛質(zhì)量法主要用來考慮水動力效應(yīng)(hydrodynamic effects)對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響：液體會在濕表面產(chǎn)生附加質(zhì)量，因此會對結(jié)構(gòu)振動有影響。
?因此可以認(rèn)為，虛質(zhì)量法只考慮流體質(zhì)量對結(jié)構(gòu)的影響。需要了解的是，該質(zhì)量不是流體的實(shí)際質(zhì)量，而是等效附加質(zhì)量，因此稱為“虛質(zhì)量”，或者“附連水質(zhì)量”。
?此外，既然是“虛”質(zhì)量，則該方法不需要對流體區(qū)域劃分流體網(wǎng)格，簡化了前處理。
虛質(zhì)量法的應(yīng)用領(lǐng)域：
虛質(zhì)量法的基本假設(shè)：
?流體無粘、無旋
?流體不可壓縮
?同一流域具有統(tǒng)一的密度，同一流域不能具有兩種或以上非溶性液體
?有界流體(內(nèi)部流體)必須具有流體自由面
?封閉的內(nèi)部流體，需要考慮壓力波的影響。虛質(zhì)量法不考慮壓力波影響。
?無界流體(外部流體)可以有自由面、可以沒有
?自由面零壓強(qiáng)假設(shè)
?虛質(zhì)量法具有自由液體面時(shí)，自有液體面上的壓強(qiáng)假設(shè)為零
?不考慮重力
?不考慮晃蕩、流體表面波、湍流、渦旋等
?即假設(shè)晃蕩的頻率低于結(jié)構(gòu)的基頻
?不考慮非線性效應(yīng)、氣彈效應(yīng)
虛質(zhì)量法流固耦合示意圖：
與聲場分析的區(qū)別：
單流域案例：
單流域案例前十階頻率：
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展開 ANSYS流固耦合模態(tài)分析計(jì)算方法
2)標(biāo)記流固耦合界面。選取流體單元中流固交界面上的節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行FSI命令，標(biāo)記耦合界面。
3)建立固體結(jié)構(gòu)實(shí)體模型。建立固體結(jié)構(gòu)模型，定義單元屬性，采取映射方式進(jìn)行網(wǎng)格的劃分。
4)施加約束條件。由于流體區(qū)域的尺寸是遠(yuǎn)大于固體結(jié)構(gòu)的尺寸，故在流場邊界處的單元節(jié)點(diǎn)上施加壓力(PRES)一0約束。又因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)為懸臂結(jié)構(gòu)模型，并認(rèn)為流體區(qū)域在懸臂根部的平面內(nèi)有邊界，所以固體結(jié)構(gòu)模型底部固結(jié)，流場底部定義Z方向約束。
5)選擇求解類型，進(jìn)行求解。進(jìn)入SOLUTION求解器，定義分析類型為模態(tài)分析，設(shè)定提取頻率階數(shù)及提取模態(tài)的方法。由于非對稱矩陣法(UNSYMMETRIC)主要用于求解模型生成的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣不對稱等問題，故采用非對稱矩陣法(UNSYMMETRIC)進(jìn)行模態(tài)的提取。
6)查看結(jié)果。進(jìn)入后處理器，查看結(jié)構(gòu)模型頻率及振型圖。、
展開 雙向流固聲耦合圓柱體入水（STAR-CCM+&abaqus） ￥1300
單一的CFD計(jì)算已經(jīng)不滿足現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)跨介質(zhì)計(jì)算需求，工程上更多關(guān)注結(jié)構(gòu)運(yùn)動過程中的變形問題。因此，以平頭圓柱體為例，本案例運(yùn)用STAR-CCM+&abaqus對圓柱體入水100m/s過程進(jìn)行模擬，得到了結(jié)構(gòu)入水過程中周圍流場和自身響應(yīng)變化。
適用領(lǐng)域：航行體入水沖擊，船舶砰擊，海洋結(jié)構(gòu)物漂浮等領(lǐng)域。ST
流體作用下彎曲管道單向流固耦合計(jì)算及濕模態(tài)分析
濕模態(tài)的概念
通常我們所說的結(jié)構(gòu)模態(tài)，都是在真空中的結(jié)構(gòu)模態(tài)，不考慮周圍流體的影響下的模態(tài)，這種模態(tài)可以稱為“干模態(tài)”，即不受流體影響的模態(tài)。
而實(shí)際中，我們通常計(jì)算的結(jié)構(gòu)都是被流體“包圍”著，例如在空氣中行駛的汽車，周圍被空氣包圍著，在水中行駛的船，周圍被水包圍著，或者部分被水包圍著。
在不考慮車身周圍的空氣的影響下，我們計(jì)算的車身模態(tài)都是干模態(tài)，因?yàn)榭諝獾拿芏缺容^小，空氣對車身模態(tài)的影響比較小，我們可以把車身的干模態(tài)當(dāng)成車身在空氣中的濕模態(tài)，即忽略空氣的影響，誤差也不會太大。
而在水中行駛的船，由于水的密度比較大，水對結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響比較大，如果忽略水的影響，那么計(jì)算出來的模態(tài)(干模態(tài))就與實(shí)際的船的模態(tài)誤差就很大，此時(shí)就必須考慮水的影響，計(jì)算濕模態(tài)。
濕模態(tài)分析實(shí)際上是在單向流固耦合計(jì)算基礎(chǔ)上進(jìn)行的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。本文以流體作用下彎曲管道為例，首先利用ANSYS Fluent及ANSYS靜力分析模塊對其進(jìn)行單向流固耦合計(jì)算，然后在此基礎(chǔ)上開展彎曲管道在流體作用下振動模態(tài)分析。
單向流固耦合計(jì)算
工業(yè)管道系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)彎管。流體介質(zhì)流經(jīng)彎曲管道時(shí)，管壁承受流體賦予的壓力，不均勻的壓力分布會對管道產(chǎn)生額外的應(yīng)力。
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計(jì)算思路
眾所周知，CFD計(jì)算的目的是為了獲取計(jì)算空間中的壓力、速度、溫度等物理量分布，而結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算的目的是為了獲取結(jié)構(gòu)件上應(yīng)力、應(yīng)變和位移等物理物理量。單向流固耦合計(jì)算的基本思路為：利用CFD軟件計(jì)算壁面上壓力分布，并將壓力值作為載荷加載到固體構(gòu)件上，利用有限元軟件計(jì)算固體應(yīng)力應(yīng)變。
單向流固耦合計(jì)算的數(shù)據(jù)流程如圖1所示。
圖1 數(shù)據(jù)流程
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計(jì)算模型
計(jì)算幾何模型如圖所示。
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