Workbench仿真教程：水流冲击桥墩仿真

下午好，米娜桑，我是你们勤劳的鸭。

每天学点新知识，流固耦合在建筑工程中也会被用到，今天鸭鸭为大家带来的是Workbench仿真教程。

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首先，在Project-shematic中的左侧的Toolbox中找到对应的模块：Fluid Flow(Fluent)和Static Structural

 

双击“Geometry”，进入建模功能。（右键该功能可以进入DesignModeler或者Spaceclaim。小编在这里选择DesignModeler进行制图）

 

File-Import External Geometry file-找到保存的模型文件-点击Generate。即可生成导入的文件。也可以在DesignModeler（或Spaceclaim）中直接绘制。对于复杂的三维模型，小编还是建议大家在专业的3D绘图软件中制作哟

 

Tools – enclosure后可以制作冲击桥墩的流体域

 

定义各个不同的面：inlet：流体入口。outlet：流体出口。fis：流体与固体接触的部位（选择方式：subpress桥梁-选择流体中桥墩的面（即圆柱面）-命名为fsi）。定义“面”的工作也可以在mesh模块中进行。

 

退回到主界面，在fluid flow(Fluent)中找到mesh,双击该图标

 

 

在左侧Outline中找到Project-Model-Geometry-solid。将solid改名为fluid

 

由于首先我们在仿真流体部分时不需要使用到固体部分，因此可以将固体部分抑制（suppress body）。具体操作：在左侧Outline中找到Project-Model-Geometry-Part，右键Part，点击suppress body

 

 

右键mesh-insert-method，然后按上图对流体部分进行网格划分。网格划分应该根据您的具体工作进行。对于流体的网格，应该尽量精细划分。

 

网格划分完成的状态

 

完成网格划分后回到主界面，右键mesh，在跳出的功能框内点击Update

 

双击Fluid Flow模块中的Setup选项，进入该模块

 

按照自己的电脑硬件输入Solver Processes的数量（即使用CPU的核数）。点击Start

 

进入模块后找到左侧Setup，Setup-Model-Viscous（SST k-omega）。选择k-epsilon

 

定义流体材料属性：双击Setup-Materials-Fluid-air

 

跳出上图的功能框，点击红框内的按钮：Fluent Database。

 

跳出上图的功能框，在Fluent Fluid Materials中下拉，看到water-liquid（h2o<l>），选择该材料（本次仿真内容为桥墩受水流冲击，因此流体材料为水。同学们做自己的仿真时，可以根据自己要做的项目自行定义流体材料），点击Copy，之后关闭所有功能框

 

找到Setup-Cell Zone Conditions-Fluid-fluid（fluid，id=3）,双击

 

跳出上面的工具框，找到Material Name，在右侧的下拉菜单中选择water-liquid。完成后点击Apply-Close

 

 

现在定义边界条件：双击Setup-Boundary Conditions-Inlet-inlet(velocity-inlet, id = 7)

 

在弹出的窗口中：Velocity Magnitude：20m/s。在Turbulence中，在Specification Method中选择：Intensity and Hydraulic Diameter，在Turbulent Intensity（%）中填入：1.8。在Hydraulic Diameter（m）中填入：4。最后点击Apply-close

 

定义Outlet中的出口边界条件：双击Setup-Outlet-outlet（pressure-outlet，id=8）

 

在弹出的工具框中，找到Specification Method：Intensity and Hydraulic Diameter，Backflow Turbulent Intensity（%）：1.8，Backflow Hydraulic Diameter（m）：4。点击Apply-Close

 

设置初始化项目：双击Solution-Initialization。弹出上图右侧的Task Page。在Initialization Methods中选择Standard Initialization，Compute from：inlet。点击Initialization，进行初始化

 

全部设置完成以后，进行计算：双击Solution-Calculation Activities-Run Calculation。弹出上图右侧Task Page，在Number of calculations里面填入2000（预设迭代步数），点击Calculate

 

计算结束

 

在Static Structure中找到Model，双击进入模块

 

右击Project-Model-Geometry-solid（此处流体名字依然叫solid，可将其重命名为fluid），在弹出的框内找到suppress body（与Fluid Fluent相反，在处理结构体仿真时，应抑制（suppress）流体部分）

 

右键mesh-insert-Method

将Method改为MultiZone

 

右键Imported Load(A5)：insert-Pressure

 

在Details of “Imported Pressure”中的Geometry中选择所有桥墩的面

 

右键Static Structure：insert-Fixed Support

 

在Details of “Fixed Support”中的Geometry，分别选择六个桥墩的底面

 

右键Solution：点击insert，选择需要获得的仿真结果。最后点击Solve，获得结果

 

上图就是最终（桥梁变形）的结果

 

 

本期的分享就到这里了，观众老爷们，下期见。

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