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作為 CFD 模型中唯一運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)流體域，將其邊界條件設(shè)定為 Fluid（流動(dòng)域）。在 Fluent 軟件中選擇 MRF，并且將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速定義為坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)速。 1.5計(jì)算方程選擇與仿真參數(shù)設(shè)置 對于風(fēng)扇內(nèi)部的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，采用定常計(jì)算模型進(jìn)行仿真，且計(jì)算過程中不考慮重力的影響。

1.2 流體域抽取創(chuàng)建外部流體域：在SpaceClaim中，選擇“準(zhǔn)備”選項(xiàng)卡，使用“外殼”工具沿風(fēng)機(jī)周圍生成長方體流體域，可以鍵盤上直接輸入數(shù)值。建議尺寸為風(fēng)機(jī)幾何的20-30倍。拉伸操作時(shí)勾選“No Merge”選項(xiàng)，避免流體域與固體區(qū)域自動(dòng)合并，確保后續(xù)邊界條件獨(dú)立設(shè)置。 右鍵單擊塔筒或葉片，選擇抑制固體區(qū)域，僅保留流體域。

本文將執(zhí)行一個(gè)單向流固耦合分析流程，先在Hypermesh前處理器進(jìn)行流體域的建立和CFD網(wǎng)格劃分，然后導(dǎo)入至Fluent求解器進(jìn)行流場計(jì)算，得到流體與固體界面的壓強(qiáng)信息，隨后將Fluent中計(jì)算得到的壓力信息映射至結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上，并使用Optistruct求解器進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析。

因此選擇使用殼單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算，結(jié)構(gòu)計(jì)算采用OPtistruct求解器，因此將Hypermesh切換到OPtistruct求解器模塊下 ? 編輯 導(dǎo)入幾何模型后，提取該薄壁結(jié)構(gòu)的外表面（而不是抽取中面，因?yàn)樾枰ＷC結(jié)構(gòu)域邊界和流體域邊界能在空間中對上，減小后續(xù)壓強(qiáng)數(shù)據(jù)映射的誤差），內(nèi)部加強(qiáng)筋則抽取其中面。

以控制口0.5mm開度情況為例，原始模型和抽取出來的流體以及網(wǎng)格如下圖所示：流體域網(wǎng)格Fluent設(shè)置好相應(yīng)的邊界條件后，將流體計(jì)算壓力和對流系數(shù)邊界條件在workbench平臺(tái)下導(dǎo)入Mecahnical進(jìn)行力學(xué)分析。該電磁閥結(jié)構(gòu)分析的幾何模型及有限元如下，彈簧模型采用Mechanical的彈簧單元進(jìn)行簡化。

這部分?jǐn)?shù)模處理工作使用ANSYS SCDM中的建模工具完成。風(fēng)力發(fā)電葉片計(jì)算域數(shù)模建立的數(shù)模為典型的方型遠(yuǎn)場。1.2 網(wǎng)格劃分和邊界條件網(wǎng)格生成是采用計(jì)算流體力學(xué)方法對流場進(jìn)行數(shù)值模擬的基礎(chǔ)，常用的網(wǎng)格分為結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格兩大類。本文工作要借助通用的網(wǎng)格生成軟件FLUENT MESHING生成計(jì)算區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格。

Cell: Cell是流體域內(nèi)的基本計(jì)算單元，包含物理量如速度、溫度、壓力等。在UDF中，可以通過Thread來遍歷和操作各個(gè)Cell。Face: Face是Cell的面，用于定義邊界條件或計(jì)算通量。在多相流和傳熱問題中，F(xiàn)ace常用于定義邊界行為。

圖17 完成體分割的模型 (12)通過體分割操作，包圍區(qū)域已經(jīng)被分割為5個(gè)部分，其中一個(gè)部分就是我們需要的管道流體域，可以將其它四部分以及管道結(jié)構(gòu)模型抑制并隱藏，得到我們需要的管道內(nèi)流體域模型，如圖18所示。得到流體域后，就可以進(jìn)行后續(xù)邊界命名工作了。

General模塊中Unit中進(jìn)行更改，rev/min即轉(zhuǎn)每分鐘，有時(shí)也寫成rpm； 另外兩個(gè)流體域只要在Material Motion(材料)選擇對應(yīng)材料即可_ ▊邊界條件設(shè)置 「進(jìn)出口邊界」 設(shè)置壓力入口邊界和壓力出口邊界如圖所示_ 「Interface設(shè)置」

以控制口0.5mm開度情況為例，原始模型和抽取出來的流體以及網(wǎng)格如下圖所示：流體域網(wǎng)格Fluent設(shè)置好相應(yīng)的邊界條件后，將流體計(jì)算壓力和對流系數(shù)邊界條件在workbench平臺(tái)下導(dǎo)入Mecahnical進(jìn)行力學(xué)分析。該電磁閥結(jié)構(gòu)分析的幾何模型及有限元如下，彈簧模型采用Mechanical的彈簧單元進(jìn)行簡化。

通過Merge Edges功能將相鄰曲面邊界的容差設(shè)置為0.01mm，消除拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的自由邊，這一過程需特別注意機(jī)翼前緣曲率突變區(qū)域（曲率半徑小于3mm）的幾何特征保留。 完成幾何修復(fù)后，進(jìn)入計(jì)算域定義階段。采用Enclosure功能構(gòu)建長方體外流場域，其邊界距離無人機(jī)表面需保持一定長度以消除邊界效應(yīng)。對于包含發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的內(nèi)流場，需封閉進(jìn)排氣口形成獨(dú)立流體域。

圖2 網(wǎng)格劃分示意圖 3.3 流動(dòng)仿真過程本仿真采取瞬態(tài)計(jì)算，模型涉及到兩相流的VOF算法，邊界條件采取速度入口及壓力出口，計(jì)算域對稱兩端采用周期性邊界條件，計(jì)算采用Simplec算法，時(shí)間步長設(shè)置為0.01 s。初始狀態(tài)為槽內(nèi)無任何混合油，計(jì)算域內(nèi)全部為空氣，當(dāng)混合油充滿分布槽，且溢出的混合油滴落并穩(wěn)定流出計(jì)算域時(shí)停止計(jì)算。

先講解高速流體的動(dòng)量傳遞理論、沖擊載荷的計(jì)算原理，再演示流體域定義（EOS 狀態(tài)方程選擇）、沖擊邊界設(shè)置（速度 / 壓力載荷施加）、求解控制（時(shí)間步長調(diào)整以捕捉瞬時(shí)沖擊），最后通過結(jié)果（結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布、流體壓力變化）驗(yàn)證理論與操作的一致性。3.

（3）單擊主菜單中Setting Up Physics→Zones→Cell Zone Conditions面板。設(shè)置流體域材料為水，固體域材料為鐵。 6 邊界條件 （1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按鈕啟動(dòng)的邊界條件面板。

本實(shí)例中，運(yùn)用了一個(gè)非常重要的有限元建模技巧：先利用位移邊界條件讓接觸關(guān)系平穩(wěn)地建立起來，然后在下一個(gè)分析步中再施加力載荷。在其他的復(fù)雜非線性問題中，同樣可以運(yùn)用上述技巧。例如，模型要在很大的載荷下發(fā)生大變形，很難收斂，這時(shí)可以先估計(jì)一下大致的位移量，在施加載荷的位置上定義相應(yīng)的臨界位移邊界條件，讓模型運(yùn)動(dòng)到最終狀態(tài)的大致位置上，再在下一個(gè)分析步去掉這個(gè)臨時(shí)位移邊界條件，施加力載荷。

General模塊中Unit中進(jìn)行更改，rev/min即轉(zhuǎn)每分鐘，有時(shí)也寫成rpm； 另外兩個(gè)流體域只要在Material Motion(材料)選擇對應(yīng)材料即可_ ▊邊界條件設(shè)置 「進(jìn)出口邊界」 設(shè)置壓力入口邊界和壓力出口邊界如圖所示_ 「Interface設(shè)置」

在這篇文章中，我們將探討一個(gè)簡單的瞬態(tài)加熱問題的模型，并利用它來深入了解這些細(xì)微差別。一個(gè)簡單的瞬態(tài)加熱問題 圖1顯示了本文所討論主題的建模場景。在這個(gè)場景中，將一個(gè)空間上均勻分布的熱載荷施加在一個(gè)具有均勻初始溫度的圓柱體材料頂面的圓形區(qū)域內(nèi)。最開始載荷很高，但在一段時(shí)間后會(huì)逐漸下降。除了施加熱載荷外，還添加了一個(gè)邊界條件來模擬整個(gè)頂面的熱輻射，它使零件重新冷卻。

網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)概述 Fluent中的網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)可以允許我們根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果來修改網(wǎng)格梳密布置或網(wǎng)格走向。1.1 優(yōu)點(diǎn) 運(yùn)用自適應(yīng)法完善網(wǎng)格，在網(wǎng)格中如果你需要可以增加網(wǎng)格單元，這樣使你更精確地計(jì)算流場的特性。當(dāng)你正確地用了網(wǎng)格自適應(yīng)方法，那得到的網(wǎng)格對流體計(jì)算是最優(yōu)的，因?yàn)檫@方法能確定哪里加入了有更多網(wǎng)格單元。

在每個(gè)分析步中，若某自由度未施加力載荷，需通過邊界條件約束該自由度；若施加了力載荷，則需去掉該自由度上的邊界條件。11) 先位移后力載荷：施加力載荷前，應(yīng)先利用位移邊界條件建立平穩(wěn)的接觸關(guān)系，然后在下一個(gè)分析步中施加力載荷。