收藏 分享(赏)

cfd-fea耦合培训教程.ppt

上传人:无敌 文档编号:1110789 上传时间:2018-06-12 格式:PPT 页数:23 大小:1.04MB
下载 相关 举报
cfd-fea耦合培训教程.ppt_第1页
第1页 / 共23页
cfd-fea耦合培训教程.ppt_第2页
第2页 / 共23页
cfd-fea耦合培训教程.ppt_第3页
第3页 / 共23页
cfd-fea耦合培训教程.ppt_第4页
第4页 / 共23页
cfd-fea耦合培训教程.ppt_第5页
第5页 / 共23页
点击查看更多>>
资源描述

1、CFD_FEA 耦合计算培训教程,目的,目的 CFD分析和有限元分析相互提供更精确的边界条件,基础介绍,分析流程 使用 CFD进行流场分析 将CFD得到的温度场和换热系数映射为做有限元分析的边界条件(瞬态计算程序自动进行时间平均) 有限元进行结构的温度场和热应力分析 可将有限元得到的壁面温度场转换为CFD的边界条件进行第二次迭代,CFD Simulation,FEA Simulation,Data processing,Data processing,FEA Simulation,Iterative loop,CFD 环境,第一步 CFD计算,第一步计算CFD的时候,建议此时不指定有限元网格只

2、需指定输出频率Frequency即可。,不激活这个选项,FE和CFD网格单位的转化对应,生成保存结果的htcc文件,CFD计算完之后会在Case目录下产生一个htcc文件,如下图,htcc文件中记录了每个输出频率上的近壁面温度和HTC,第二步 有限元模型的生成,CFD计算中的流体网格,将网格外表面抽取出来(Hypermesh中使用face命令将表面单元抽取出来,得到流固耦合连接面单元),流固耦合层的面网格(cube_surf)用来做CFD-FEM间mapping,这个网格可以为四边形单元或三角形单元(该面网格与CFD网格的密度和单元类型可不同),1,2,3,有限元结构计算中的实体网格,结构网格

3、抽取出面网格,用来做mapping.,该面网格输出前,节点/单元应顺序编号,第三步 Mapping,1 转化矩阵的生产 把上一步得到有限元模型导入到FIRE中,由于有限元建模时模型的定位坐标位置并不一定与CFD模型的坐标位置一致,如右图所示,在这种情况下不能直接进行mapping,因此,我们需要引入转化矩阵,其将有限元模型和cfd模型的空间位置关联起来,为下一步mapping做准备。如果有限元和CFD模型的空间位置完全相同,这步可以跳过不做。转化矩阵的生成步骤:1 准备一个.dat文件,这个文件作为模板存放在AVL的安装目录下面 AVLFIREv2009modulesfem_interface

4、,如下图所示:用户需要据两个模型的实际位置关系修改这个文件,然后把它放在case文件夹下,注: 用户可以先在cfdwm里面使用modify这个工具,尝试修改 模型位置,使两个模型处于同一个位置上,然后把相应的 参数填入上述文件中(上述文件中的参数和modify中是对应的),2 用命令行生成转化矩阵文件,注:-fem_input=后面要给处.dat文件的名称,-fem_output=后面要给出矩阵文件的名称。,计算结束后,会在case文件夹下生成矩阵文件(.mtx),如下图所示:其中矩阵文件的名字是 用户在前面输入命令行时自己定义的。,Mapping:程序自动将CFD计算得到近壁面的温度和HTC

5、在时间上平均和空间上进行映射,赋给有限元软件作为边界条件。,保存之后开始计算,输入mapping的命令如下图所示:,检查mapping结果,在mapping结束后会生成如上图所示的几个文件,其中三个.fl3文件是是用户用来检查mapping结果的三维结果文件,这一步不是必需的,但为了确保mapping正确,推荐大家先检查一下结果,具体做法如下所示: 用有限元网格生成一个New case,然后把生成的fl3文件拷贝到这个case的文件夹下面,但要注意,要把fl3得名字改成和这个case的名字一样。然后从3dresults中把结果调入进来。,Mapping到有限元软件上的近壁面温度,Mapping

6、到有限元软件上的HTC,两个模型间的距离,单元编号,面单元法向,温度,换热系数,生程的.inp文件才是在有限元计算中输入,作为其边界条件的文件,当选择映射到单元上时,Abaqus格式的热边界文件使用*film的形式,得到各个面网格上的温度与换热系数,如下图所示:,注:对于不同的有限元模型,在mapping 之后得 到的边界条件的文件也有所不同, 比如Abaqus模型,得到是一个.inp文件,而Nastran 模型得到是两个.dat文件。,第四部 有限元软件的计算,4,1,2,3,结构的有限元体网格如图所示,通常,有限元结构网格的单元密度比CFD网格疏,单元类型通常为四面体单元:,*MATERI

7、AL, NAME=Material-steel*CONDUCTIVITY,TYPE=ISO /导热51.08 ,20.0 35.7 ,600.0 *SPECIFIC HEAT /比热0.0048 ,0.0 *DENSITY /密度7.8500E-09,0.0 *ELASTIC, TYPE = ISOTROPIC/弹性模量202000.0 ,0.28 ,20.0 200000.0 ,0.28 ,100.0 189000.0 ,0.28 ,300.0 167000.0 ,0.28 ,400.0 *EXPANSION, TYPE = ISO /热膨胀系数1.2660E-05, 20.0 1.2660

8、E-05, 200.0 :,有限元热场计算中,定义材料特性(随温度变化),应包括以下方面(Hypermesh中为material命令),在进行热场计算中,有限元体网格的单元类型为DC3D8或DC3D10;面网格为DS3或DS4。,定义体单元属性solid section;定义面单元属性shell section,厚度为0.001mm,将映射到面网格上的热边界条件与结构体网格通过MPC连接:1,定义面网格的节点集(set_node2d)2,定义体网格内部的节点集(set_node3d)注意:两节点集中的节点顺序要对应!3,定义体网格外部表面(surface_outer)注意:表面定义时使用基于单

9、元的面4,通过MPC方式连接面网格和体单元节点间的温度自由度dof11(在inp文件中改)手工方式在inp文件中加入MPC:*Equation /mpc 命令2 /id号set_node3d, 11, -1. /节点集,自由度,系数set_node2d, 11, 1. /节点集,自由度,系数,5,6,MPC,7,8,9,10,定义计算步,热载边界与输出控制:有限元热场计算步在前处理中定义,*STEP*HEAT TRANSFER, END = PERIOD1.0 ,1.0 ,1.0000E-05,1.0流固层的热载边界定义:该例子中,管道内部CFD映射出的热边界在面网格上,在step计算步中,通

10、过Include方式将边界条件文件关联起来,或者将其中内容拷贝至inp文件内。*FILM, OP=NEW 21184, FPOS, 82.328, 0.794E-01 21183, FPOS, 82.466, 0.802E-01 管道外表面(定义外表面surface_outer),施加30度均匀热场:*SFILMsurface_outer,F,30.,0.02同时定义计算结果的输出控制:*OUTPUT, FIELD*NODE OUTPUT, VARIABLE = ALL*ELEMENT OUTPUT, VARIABLE = ALL,提交ABAQUS计算,得到结构的热场计算结果,11,可将结构体

11、网格节点温度输出为rpt文件,将流固耦合层的节点温度取出,作为第二次CFD计算的边界,并导入fire中:,12,第五步 FEM-CFD 计算,有限元软件计算完成之后,可以把得到的较为准确的壁面温度作为CFD计算的边界条件,再进行CFD的计算,其得到的T,HTC可以再次赋给有限元软件。上述过程模拟计算的精度得到了提高,但由于计算时间的考虑,一般工程上只做一个循环。 激活input FE-CFD,并把上一步有限元计算得到的壁面温度文件导入。,开始进行cfd的计算,从fla文件中可知,这次cfd计算的壁面边界条件来自于有限元计算得到壁面温度。 另外在计算完成之后,会按照如下的输出频率生成一些.inp文件,如下图所示:,:,在每个输出频率上生成的.inp文件只是在空间上进行了平均,如果用户想把计算得到近壁面的T,HTC赋给有限元软件,那么用户要手动的进行时间平均(算术平均)。,

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 实用文档 > 简明教程

本站链接:文库   一言   我酷   合作


客服QQ:2549714901微博号:道客多多官方知乎号:道客多多

经营许可证编号: 粤ICP备2021046453号世界地图

道客多多©版权所有2020-2025营业执照举报