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2023/02
案例解读 | Abaqus-XFlow流固耦合分析
浏览:86 来源:九游会游戏官方网站

九游会游戏官方网站 解读



随着CAE仿真的发展和普及、也可以说越来越复杂,企业需要的仿真内容越来越丰富。单一的分析已经满足不了企业的需求。往往是需要多个学科共同考虑,诸如结构分析、流体分析、电磁分析、声学分析和热分析等。

在仿真市场、而结构流体分析往往又相互影响——流固耦合分析也成为许多企业不可回避的一个仿真问题,结构分析占据几乎一半以上的市场,而流体分析作为第二大类占据四分之一甚至三分之一市场份额。

本文以Tutorial中柔性杆溃坝的例子详细展示Abaqus-XFlow的流固耦合分析


一般而言、许多软件都可以胜任,流体分析的压力载荷往往会对结构产生影响,对流体影响可以忽略,这种情况我们一般称为单向流固耦合或者弱流固耦合,但结构变形不大的情况下。但如果结构变形较大的话。这个时候我们需要的是强流固耦合或双向流固耦合,也就是在计算过程中,流道的变形就不可忽略了,流体软件和结构软件需要经常交互结果。

鉴于Abaqus本身的强非线性分析能力以及XFlow的简洁操作,Abaqus-XFlow耦合可以说优于大多数流固耦合分析。

我们用一个简单的例子给大家展示下Abaqus-XFlow的流固耦合分析:
Tutorial中的柔性杆溃坝


01


建立柔性杆
Abaqus中建立一个柔性杆,定义结构分析需要的材料属性(密度/弹性模量/泊松比),定义显式动力学分析类型(XFlow是完全瞬态分析),底部面定义固定约束,整个杆外表面网格定义集合,用于流固耦合交互面的定义Interaction:Fluid-Structure Co-simulation boundary,求解时间需与后面XFlow中定义完全一致。创建求解job后输出inp文件。


02


修改inp文件

Abaqus-XFlow的耦合文件需要通过xml文件关联。下列关键字后添加耦合面的定义,不支持GUI,交互数据的关键字需要在inp文件中补充定义。


03


导出模型,导入XFlow

Abaqus中导出零件网格模型Stl格式,用于接下来的XFlow软件中几何实体导入。

XFlow软件操作比较简单,固化下来的几个操作页:Envionment、Materials、Geometry、Simulation和Postprocessing。

  • Environment 定义3D,自由液面内流场,高级选项定义结构联合仿真分析软件Abaqus,接口1024等默认其它选项,流体初始域使用条件语句定义;
  • Materials操作页面定义材料为水;

  • Geometry定义合适的流体计算域尺寸,左右侧面定义自由滑移边界条件,其它面默认为壁面边界;

Geometry页面继续导入Abaqus中导出的柔性杆Bar.stl格式模型,定义结构耦合双向(two way);


  • Simulation页面定义求解时间。不然容易出现奇异变形网格,网格也尽量一致,其中仿真时间与Abaqus必须一致,格子尺寸等。


04


联合仿真定义
联合仿真的xml文件有现成的模板、对应的分析项目修改里面的几个参数,联合仿真的求解时间等,比如耦合面集合的名称。


05


流固耦合求解
这里需要XFlow软件配合dos窗口命令来执行。实际上是在XFlow GUI里求解流固耦合分析,结构分析通过inp文件来参与, Abaqus求解器处于后台计算。XFlow中点击求解运行后,根据提示在dos窗口(定位到当前项目文件所在文件夹)中输入以下两个命令。


06


查看结果
流体结果可以直接在XFlow GUI界面调取,结构结果需要通过Abaqus/CAE或viewer调取odb结果文件。

以上只是一个简单的Abaqus-XFlow流固耦合的例子,然后才能得到理想的流固耦合结果,只不过需要分别保证结构分析的收敛性和流体分析的收敛性,更复杂的工况或模型的设置相差不多。

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