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联合CFX和Mechanical计算典型的降落伞流固耦合问题

6天前浏览9553

本文摘要(由AI生成):

本案例展示了使用WPS AI进行降落伞流固耦合问题的模拟计算。通过CFX和Mechanical的联合设置,实现了线-面共节点的处理以及流固耦合的模拟。案例通过精细的几何前处理和合理的边界条件设置,成功模拟了降落伞在气流作用下的受力和变形情况,为相关领域的研究和实际应用提供了有力的支持。本案例可供感兴趣的同学深入探讨和研究,并可通过查阅附件下载案例进行实践学习。

本案例转载自南京安世亚太,推荐理由如下:

推荐理由一线-面共节点的处理,使用节点合并功能。

剖分单元后,将指定位置的节点Merge——不用为共节点特意处理几何模型。

而不是以往的方法,在剖分单元之前:粗修几何模型,强制共享拓扑参考「SpaceClaim19.2 亮点 强制共享 | 新功能」;或精修几何模型,直到共享拓扑「点-线-面混合导入案例」。

推荐理由二CFX & Mechanical中流固耦合设置过程。

感兴趣的同学可以留言探讨此案例更多的几何前处理方法。

案例下载请查阅附件

问题描述

本案例要计算的模型如下图所示,为典型的降落伞流固耦合问题。演示如何通过CFX + Mechanical,模拟薄膜一类的对象的受力和变形。代表降落伞伞衣的薄膜假设为弹性材料,因为Mechanical暂时没有纤维材料模型。降落伞系留的载荷为一个流线体外形(如果采用钝头体外形,则产生的尾流将会与降落伞干扰,导致流场收敛困难以及周期延长,不适合立竿见影的演示内容)。

启动Workbench

打开sc_parachute.wpbz工程文件后,可以看到工作区由Static Structural,CFX和System Coupling组成,Static Structural的Geometry和CFX的Geometry相连,CFX的Setup和System Coupling的Setup连接。

几何准备

把几何部件按照Mechanical/Structural和CFX/Fluid分类为独立的part;

把伞衣曲面(Surface)**到Fluid中,如图。在SpaceClaim中,要把“Share Topology”设为“Merge”,这样当Structural部分开始生成网格时,对应的Fluid中的伞衣曲面就会从Structural中分离出来。

Mechanical设置

在Mechanical中,打开Surface不会自动连接,即便它们在一个part中。打开Static Structural的Setup,在Mechanical中用mesh edit 操作,把伞衣曲面的连接点合并,如图。

在Static Structural下,添加“Fluid Solid Interface”,几何对象选取6个伞衣曲面,如图。

在载荷的吊挂点(伞绳汇聚点),设置一个向下的拉力,大小100N,等于载荷的重量,如图。

在降落伞顶孔的6段圆弧边上,设置位移=0的条件,即顶孔固定,如图。顶孔固定是常用的处理手段,避免因为数值非对称(如网格非对称)引起顶孔的非物理晃动。

关闭Static Structural设置。

CFX设置

打开CFX的Setup,双击“Default Domain”,选中“Mesh Deformation”功能,如图。

选择6个伞衣曲面,设置wall边界条件,把mesh motion设为由system coupling驱动。

在整个圆柱计算域的上、下端面分别设置Outlet和Inlet边界条件。

如前所述,载荷重量固定为100N,通过Workbench参数“PayloadWeight”从Mechanical传给CFX。

在计算过程中,CFX将调整来流速度,使得降落伞阻力能与载荷重量平衡,并借此计算伞-载荷系统的最终速度。

System Coupling设置

双击“System Coupling”的“Setup”, “Analysis Settings”定义了耦合计算的总步数,以及每一步耦合计算中,Mechanical和CFX求解器需要运行的迭代数。

网格的变形量是从Mechanical传递给CFX,力从CFX传递给Mechanical,如图:

明确CFX比Mechanical先运行,如图:

运行计算

点击“System Coupling”中“Solution”上的Update,开始耦合计算。

计算结果

伞衣变形和绕降落伞流场的计算结果如图所示。

附件

20积分20190328203503-CFX模型文件.txt
MechanicalCFX流-固&热耦合航空航天
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2019-03-28
最近编辑:6天前
达芬奇        仿真秀秀
硕士 | 高级工程师 又到了吃冷面的季节还爱吃酸菜
获赞 147粉丝 1196文章 23课程 15
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5条评论
仿真秀0909091431
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1小时前
附件里的网址失效了,可以重新分享吗?
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lalalahu~
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10月前
mesh stiffness是多少?
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爱弥儿
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2年前
老师,您好,附件失效了,可否重新发一下附件,谢谢老师
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LH
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3年前
那这个是不是就不能在降落伞设置边界层了
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AERO
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4年前
{d83e}{dd14}这个用ABAQUS能实现吗?
回复 1条回复

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