ANSYS流固耦合之锚固式储液罐的模态分析

1.问题描述：

某锚固式正方形截面储液罐模型，容器壁厚0.01m，其尺寸见下图1，其中流体密度

=1000kg/m²，重力加速度g=9.8m/s²，声速C₀=400m/s，容器弹性模量E=2el1N/m²，密度ρs=7 800kg/m³，泊松比v=0.3。求解当储液罐内液体高度为2.8m时的模态参数。

                                                                图1    几何尺寸

2.具体仿真分析步骤如下：

（1）建立工作文件名和工作标题

1）定义工作文件名：/FILNAME, EX0001

2）定义工作标题：/TITLE, Modal Analysis of Large Storage Tanks

3）定义单位制：/UNITS, SI        

（2）定义单元类型及实常数

1）定义单元类型：

ET,1,SHELL181

ET,2,FLUID30

ET,3,FLUID30,,1

2）定义实常数：

R, 1, 0.01

R,2,0 

（3）定义材料性能参数

MP,EX,1,2E11                       

MP,NUXY,1,0.3                     

MP,DENS,1,7800                   

MP,DENS,2,1000                    

MP,SONC,2,400                     

（4）生成几何模型

                                                        图2 储液罐几何模型

（5）划分网格并生成单元

                                                            图3 储液罐单元模型

（6）加载求解

1）

ANTYPE,MODAL   

MODOPT,UNSYM,30 

MXPAND,30, , ,0     

2）标记流固耦合交界面并耦合：

                                                    图4 耦合后单元模型图

ASLV,S                           

ASEL,U,LOC,Z,2.8                

NSLA,S,1                        

ESLN,S                           

ESEL,R,MAT,,2                    

SF,ALL,FSI，1                       

3）施加位移全约束：

ASEL,S,LOC,Z,0      

DA,ALL,ALL,0       

4）施加分布载荷：

ASEL,S,LOC,Z,2.8      

DA,ALL,PRES,0     

5）求解：

SOLVE                              

FINISH

（7）进入一般后处理，查看结果

1）查看固有频率：

                                                        图5 固有频率列表

2）查看第一阶振型：

                                            图6 储液容器第一阶振型图

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流固耦合力学的重要特征是两相介质间的交互作用，即固体在流体载荷作用下会产生变形或运动，而变形或运动反过来又影响流场的流动，从而改变流体载荷的分布和大小。一般情况下，流固耦合方程的特点是方程的定义域同时有流体域和固体域，未知变量既有流体变量又有固体变量，而且流体域和固体域通常无法单独求解。