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[动力学和稳定性] 紧急求助;关于流固耦合动力方面

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发表于 2006-3-10 12:53 | 显示全部楼层 |阅读模式

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在用ADINA求解结构和液体的耦合震动问题时(比如渡槽抗震),关于自由水面的晃动条件是否有非线性的解法和线性解法,该如何设置?;另外在ANSYS中,是否也存在这样的解法功能,请高手指点,万分感谢!!!
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发表于 2006-3-12 13:19 | 显示全部楼层

回复:(xmh0213)紧急求助;关于流固耦合动力方面

本帖最后由 VibInfo 于 2016-4-21 15:11 编辑

  ansys是可以的,下面是一篇相关的文章,你可以看看

  液面晃动(sloshing)问题的研究在实际工程中有重要的意义,比如在石化工业中广泛应用的大型储罐,一般直径在几十米,甚至上百米。在地震或其他意外条件下液面的波动情况如何,是否存在安全隐患,都需要进行数值模拟研究。下面就ANSYS/LS-DYNA软件在这方面的应用。

  众所周知,ANSYS/LS-DYNA在显式计算领域占据主导地位,随着各种新的算法的不断采用,在求解的广度、精度以及效率上,ANSYS/LS-DYNA具有同类软件所无法比拟的优势。针对液面晃动问题,ANSYS/LS-DYNA提供以下三种方法:

  1、 流固耦合

  流固耦合是ANSYS/LS-DYNA计算流体和结构间相互作用的最常用的方法,包括单物质+空材料和多物质耦合两大类,流体单元有Euler和ALE两种。其涉及的主要命令如下:

  *control_ale

  算法选择有两种2、3,分别为Euler和ale实质上此处二者没有区别,只是因为兼容性进行的设置;两种精度供选择-单精度、双精度。

  *section_solid_ale

  对单物质+空材料为12号算法,对多物质耦合为11号算法。

  *ale_multi-material_group

  进行多物质的定义,最多可以定义20种材料。可以根据物质间能否混合将各种材料定义在不同的材料组ID中。

  * ale_multi-material_system_group

  该命令决定流体物质的算法(Euler或Ale),或是在运算过程中切换使用两种算法,并可对流体物质进行自由度约束。该命令多与下列三个命令结合使用:

  * ale_multi-material_system_curve

  定义ale系统的运动曲线。

  * ale_multi-material_system_node

  通过一系列节点定义ale的运动参考坐标系统。

  * ale_multi-material_system_switch

  定义euler和ale参考系统的切换。

  上述命令是流体物质涉及的关键字,而我们知道,结构采用Lagrange单元来离散,二者之间的耦合通过下列命令来实现:

  *constrained_lagrange_in_solid

  耦合算法分为两种:罚耦合和运动约束。前者遵循能量守恒,后者遵循动量守恒。一般令结构网格较流体网格密以保证界面不出现渗透,否则可以增大NQUAD参数值来增加耦合点,如设置该值为4或5。在970中,此命令第三行又增加了一个控制字ILEAK-0,1或2,一般可设置为1。

  最后给出一个典型算例-水箱跌落的部分关键字:

  *KEYWORD

  *TITLE

  boxwater2.k: dropping a water box onto a rigid platform

  ======================================================================== [1] EXECUTION CONTROLS

  ========================================================================  CONTROLTERMINATION ENDTIM ENDCYC DTMIN ENDENG ENDMAS

  0.0500000 0 0.0000000 0 0.0000000

  *CONTROL_TIMESTEP

  DTINITTSSFACISDOTSLIMTDT2MSLCTMERODEMS1ST  0.00000000.200000000.00000000.0000000000  CONTROLENERGY HGEN RWEN SLNTEN RYLEN

  2 2 2 2

  ======================================================================== [3] OUTPUT CONTROLS

  ========================================================================  DATABASEBINARYD3PLOT DT CYCL LCDT BEAM

  0.0005000 0

  *DATABASE_GLSTAT

  0.0001000

  ======================================================================== [5] |SECTIONS|PARTS| DEFs

  ========================================================================  PART  waterinthebox PID SECID MID EOSID HGID GRAV ADPOPT TMID

  1 1 1 1 0 0 0 0

  *SECTION_SOLID_ALE

  SECIDELFORMAET  112 AFAC BFAC CFAC DFAC START END AAFAC

  0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000

    MATNULL MID RHO PC MU TEROD CEROD YM PR

  1 1000.0000 -1.000+10 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000

  *EOS_LINEAR_POLYNOMIAL

  EOSIDC0C1C2C3C4C5C6  10.00000001.50000+90.00000000.00000000.00000000.00000000.0000000 E0 V0

  0.0000000 1.0000000

  ========================================================================  PART  voidportioninthebox  21110000  INITIALVOIDPART  2========================================================================

  *PART

  rigid box containing water

  PIDSECIDMIDEOSIDHGIDGRAVADPOPTTMID  33300000  SECTIONSOLID SECID ELFORM AET

  3 0

  *MAT_RIGID

  3 2000.0000 1.00000+8 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000

  0.0000000 0.0000000 0.0000000

  0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000

  ========================================================================  PART  rigidsuperheavyplatform PID SECID MID EOSID HGID GRAV ADPOPT TMID

  4 4 4

  *SECTION_SHELL

  SIDELFORMSHRFNIPPROPTQR/IRIDICOMP  40 T1 T2 T3 T4 NLOC

  0.011 0.011 0.011 0.011

  *MAT_ELASTIC

  MIDRHOEPRDADBK  41000000.01.0000+14========================================================================

  [8]BCs+ICs+BODYLOADS+FORCEFIELDS========================================================================

  *INITIAL_VELOCITY

  NSIDNSIDEXBOXID  0 VX VY VZ VXR VYR VZR

  0.0 -20.0 0.0

    LOADBODYY LCID SF LCIDDR XC YC ZC

  1 1.00

  *DEFINE_CURVE

  LCIDSIDRSFOOFFAOFFODATTYP  1 X=abcissa Y=ordinate

  0.0 981.0

  1.0 981.0

  ======================================================================== [9] LAGRANGIAN CONTACTS CONSTRAINTS, ...

  ======================================================================== SFS = scale fact on dflt SLAVE penal stifns (see CONTROLL_CONTACT)

  SFM=scalefactondfltMASTERpenalstifns(seeCONTROLLCONTACT)  CONTACTAUTOMATICNODESTOSURFACE SSID MSID SSTYP MSTYP SBOXID MBOXID SPR MPR

  3 4 3 3

  FSFDDCVCVDCPENCHKBTDT SFS SFM SST MST SFST SFMT FSF VSF

  100. 100.

  ======================================================================== [10] EULERIAN & ALE CONTACTS CONSTRAINTS, ...

  ========================================================================  CONTROLALE DCT NADV METH AFAC BFAC CFAC DFAC EFAC

  2 1 4-1.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000

  STARTENDAAFACVFACTVLIMITEBC  0.00000000.00000000.00000000.0  ALEREFERENCESYSTEMGROUP SID STYPE PRTYP PRID BCTRAN BCEXP BCROT ICOORD

  1 0 5 1

  XCYCZCEXPLIM  SETPARTLIST SID DA1 DA2 DA3 DA4

  1

  PID1PID2PID3PID4PID5PID6PID7PID8  12  ALEREFERENCESYSTEMNODE NSID

  1

  N1N2N3N4N5N6N7N8  567  2SPH  SPHDYNA(meshfree)广SPH  使SPH    sectionsph  sph;  controlsph  sph;  sph    KEYWORD  TITLE  sphtest

  *DATABASE_FORMAT

  0

  units:cm,gm,us$  $CONTROLOPTIONS$$  CONTROLPARALLEL  1  CONTROLENERGY  2222  CONTROLSHELL  20.0111221  CONTROLTIMESTEP  0.00000.900000.000.00  CONTROLTERMINATION  $1000.000000.000000.000000.00000  0.800E+0500.000000.000000.00000  CONTROLSPH  20  $$TIMEHISTORY$$  DATABASEBINARYD3PLOT  200.0E+00  $0.500E+00  DATABASEBINARYD3THDT  0.8000E+02  DATABASEEXTENTBINARY  00310000  004000  $  $$SECTIONDEFINITIONS$$  SECTIONSOLID  21  SECTIONSPH  1  $  $$MATERIALDEFINITIONS$$  MATRIGID  27.802.100.3000000.00.00.0  1.007.007.00  MATRIGID  37.802.100.3000000.00.00.0  1.006.007.00  MATRIGID  47.802.100.3000000.00.00.0  1.006.007.00  MATNULL  11.00  EOSGRUNEISEN  1.14840001.9790000.0000000.0000000.11000003.0000000.0000000  .0000000  $  $  $$PARTSDEFINITIONS$$  $  PART  Part1forMat4andElemType1  1111000  $  PART  Part2forMat2andElemType1  2220000  $  PART  Part3forMat3andElemType1  3230000  PART  Part3forMat3andElemType1  4240000  $$RIGIDBOUNDRIES$$  LOADBODYY  2,1.0  DEFINECURVE  2  0.0,9.8E10  1.0,9.8E10  $  DEFINECURVE  101.0001.0000.0000.000  0.000000000000E+001.000000000000E04  1.000000000000E+051.000000000000E04  BOUNDARYPRESCRIBEDMOTIONRIGID  32011.0000.0000.000  $  $$NODEDEFINITIONS$$  CONTACTAUTOMATICNODESTOSURFACE  11320000  0.0000.0000.0000.0000.00000.0000.0000E+08  0.0000.0000.1000.0000.0000.0000.0000.000  10.10000003  SETPARTLIST  1  2,3,4  INCLUDE  mesh.k  END  3ALE()  ALELagrange;ALE    KEYWORD  TITLE  ALE  $  DATABASEFORMAT  0  $$CONTROLOPTIONS$$  CONTROLPARALLEL  1  CONTROLENERGY  2222  CONTROLALE  3121.00000001.00000000.0000001.0000000  1.0000e+90.0000000.0000002  CONTROLTIMESTEP  0.00000.900000.000.00  CONTROLCONTACT  0.00000000.000000010200  0000  CONTROLTERMINATION  0.100E+0500.000000.000000.00000  $$TIMEHISTORY$$  DATABASEBINARYD3PLOT  0.1000E+03  DATABASEBINARYD3THDT  0.1000E+02  DATABASEEXTENTBINARY  00310000  004000  $  $$SECTIONDEFINITIONS$$  SECTIONSOLID  21  SECTIONSOLIDALE  15  $  $$MATERIALDEFINITIONS$$  MATRIGID  27.802.100.2800000.00.00.0  1.007.007.00  MATRIGID  37.802.100.2800000.00.00.0  1.006.007.00  MATRIGID  47.802.100.2800000.00.00.0  1.006.007.00  MATNULL  11.00000000.00000001.0000080.00000000.00000000.00000000.0000000  EOSLINEARPOLYNOMIAL  11.0000061.9210030.00000000.00000000.40000000.40000000.0000000  0.00000000.0000000  $  $  $$PARTSDEFINITIONS$$  $  PART  Part1forMat4andElemType1  1111000  $  PART  Part2forMat2andElemType1  2220000  $  PART  Part3forMat3andElemType1  3230000  PART  Part3forMat3andElemType1  4240000  $$RIGIDBOUNDRIES$$$

  $

  *CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE

  1 2 3 3 0 0 0 0

  0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0 0.00000.1000E+08

  1.0000 0.0001 0.0000 0.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

  *CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE

  1 3 3 3 0 0 0 0

  0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0 0.00000.1000E+08

  1.0000 0.0001 0.0000 0.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

  *CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE

  1 4 3 3 0 0 0 0

  0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0 0.00000.1000E+08

  1.0000 0.0001 0.0000 0.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

  $

  *DEFINE_CURVE

  1 0 1.000 1.000 0.000 0.000

  0.000000000000E+00 1.000000000000E-04

  1.000000000000E+05 1.000000000000E-04

  *BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID

  3 2 0 1 -1.00 0 0.000 5.00e3

  *BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID

  4 2 0 1 -1.00 0 5.00e3 0.000

  $

  通常我们处理液面晃动采用上述方法,LS-DYNA求解器在下一个版本LS970中在MESHFREE功能上增加了更为稳定和高效的EFG技术,在解决此类问题上将给予我们更大的灵活性和更多的选择。
 楼主| 发表于 2006-3-13 12:57 | 显示全部楼层

非常感谢,还要请教

本帖最后由 VibInfo 于 2016-4-21 15:12 编辑

  非常感谢,我已经明白了ANSYS/LS-DYNA提供了三种方法可以进行液固耦合的求解,但是,它们对液面的晃动分别是如何处理的,我还要请教?。因为,我们知道,就势流而言,自由液体表面的晃动条件包括运动学边界条件和动力学边界条件,而该两个条件都是非线性的,在实际计算处理当中,有将该非线性进行线性化的方法,那么ANSYS/LS-DYNA提供的三种方法是线性化了还是没有线性化处理?请指教,谢谢!


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