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【全套源文件】STAR-CCM+ & Abaqus 聯合仿真：圓柱體高速入水雙向流固耦合(FSI)深度解析【相關領域】：船舶與海洋工程、兵器科學、航空航天等跨域問題【軟件版本】：STAR-CCM+ 2406 ABAQUS 202X以上本人研究方向為海洋航行器跨域多物理場耦合，指導過多位相關專業碩士博士研究生，科研項目經驗豐富。1.

通過精細的網格劃分和仿真設置，模擬了圓柱繞流過程的流場特性，以云圖方式顯示了其流場的速度分布和壓力分布。在仿真過程中，首先建立圓柱繞流三維模型。為提高仿真精度，對模型進行了poly網格劃分。隨后設置仿真參數，包括流體密度、粘度等參數。采用SST k-omega模型來描述流體的流動特性。

本文使用ANSYS Fluent 19.0軟件，對圓柱擾流流動所引起的誘導噪聲進行聲比擬仿真，內容包括網格導入、模型選擇、材料物性、邊界條件、求解參數、后處理的設置。通過聲比擬方法獲得擾流流場和噪聲。 2. 模型仿真描述 本仿真為2D模型，圓柱直徑為1.9cm，來流風速為69.2m/s。

</p><p>2、入口流速，依靠重力加速</p><p>3、水流繞流圓柱，再圓柱背后留下穩定的水坑。</p><p>4、可以對比不同的圓柱傾斜角度，水層厚度帶來的 阻力系數的變化。

本案例對圓柱繞流的氣動噪聲展開了仿真計算。主要涉及到二維模型LES大渦模擬的開啟、FW-H模型的使用。計算模型簡單，為氣動噪聲常用的驗證模型。通過對該案例的學習，后續可以通過該方法對各類航空航天、船舶等領域的氣動噪聲展開預報。

通過靜止圓柱繞流、Taylor-Couette 流和振動圓柱繞流驗證該函數的有效性，表明改進的權重函數可作為一種合理的浸入運動邊界方案。靜止圓柱繞流為了驗證權重函數的修正效果，本文采用下述方法，基于不同 b 的權重函數驗證不同雷諾數下均勻來流靜止圓柱繞流問題，并與文獻的結果對比。求解區域如圖 1 所示。

，并與前人數值和實驗結果進行了對比，下圖為Re數為20和100時，圓柱繞流工況中，圓柱周圍流場速度x方向分量的分布情況計算結果。

1.2.總體功能本插件涵蓋SHPB仿真全流程，建模除了包含撞擊桿-入射桿-透射桿和圓柱試樣外，還包含整形片和吸收桿，示例材料包含鋼材、鋁合金、銅，部分本構參數包含金屬線彈性、J-C塑性和J-C損傷、韌性損傷等，能輸出入射桿、透射桿件中間點位置的（工程）名義應變、真實應變、真實應力的時域曲線，主要功能如下：①建模包含撞擊桿、整形片、入射桿、透射桿、吸收桿；②在插件界面設置好參數后，一鍵全流程仿真

這里以建立圓柱繞流網格為例，來說明網格建立時遇到的問題，以及如何解決。圓柱直徑為10mm。建立圓柱繞流網格時，第一個遇到的問題就是網格類型，由于圓柱繞流存在周期性脫離的漩渦，而漩渦的方向未知，因此這里選擇非結構多面體網格。

宋穎等[3]基于ABAQUS二次開發功能，開發了圓柱形橡膠堆的插件程序，實現了圓形橡膠堆參數化建模和后處理的自動化。綜上所述，國內眾多學者已對橡膠金屬襯套件的參數化建模和快速仿真進行了研究，并且利用現有的有限元軟件進行了二次開發，提高了開發效率。但這些研究都無法實現輸入參數后快速得到結果的目的。鑒于此，本文基于ABAQUS-Python提出了一種橡膠-金屬襯套件快速仿真分析技術。

不同截面纜索受到的海流阻力可簡化為經典的圓柱繞流模型，且海流可看作是一種穩定的平面流動，單位長度上纜索受到的海流力[5]可表示為式（1）和式（2）中：fD為圓柱形纜索單位長度上受到的法向海流力，又稱阻力；fDf為圓柱形纜索單位長度上受到的切向海流力，又稱摩擦力；CD為法向阻力系數；Cf為切向阻力系數；vc為法向相對海流速度；vf為切向相對海流速度；ρW為海水密度；D為圓柱形纜索的直徑。

效果圓柱繞流設定圓柱半徑為0.05m，流體介質為空氣，來流速度100m/s。得到繞流結果如下，可以看出自研求解器結果和Fluent結果基本是吻合的，這也標志著自研求解器結果具備了一定的實用性。自研求解器結果FLUENT結果翼型繞流NACA 0012翼型，弦長1m，流體介質為空氣，來流速度100m/s。

模型說明 插件在CAD建立球體堆積模型、球體外側的界面過渡區部件及與之適配的帶有空洞的圓柱體部件。 插件建立的球體重力密堆積模型可用于動畫演示、科研繪圖渲染、或導入ANSYS Workbench、COMSOL、Abaqus CAE等有限元軟件內進行仿真模擬。

下文將重點闡述Abaqus CAE中的流體材料建模、裝配部件、設置相互作用及施加載荷環節，為二次開發作鋪墊。 圖4 整流罩地面分離仿真的基本步驟1.6.2 關鍵步驟1） 流體材料建模。 流體材料為罩外大氣，在創建部件時命名為“atmosphere”，類型為三維空間下的歐拉區域。由于整流罩半罩為半圓柱，宜采用旋轉方式建模（見圖5）。

在本例的最后一個仿真分析(rollingtire_drum.inp)中考慮輪胎和一個剛性圓柱接觸。加載的順序和第一個仿真分析的加載順序一樣。然而，這次分析的輪胎的移動速度為0，使用*TRANSPORT VELOCITY選項設置剛性圓柱體的的參考點的旋轉速度。因為一個指定的載荷添加到剛性圓柱的參考點上來建立于輪胎之間的接觸，所以分析之前是不知道圓柱體的中心軸的。

針對混凝土材料的細觀力學分析可建立其宏觀力學行為與細觀組分的關系，進而改進混凝土宏觀唯象理論的不足，推進混凝土細觀仿真的發展，解決試驗條件限制及資源浪費。本案例在ABAQUS軟件內，建立隨機投放的三維球體骨料及圓柱體混凝土試件，基于損傷力學模型，進行準靜態軸心受壓試驗，研究混凝土圓柱試件的裂縫開展。