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利用Fluent进行结构应力计算

内容纲要

Fluent 2019版本中添加了结构计算功能,能够进行简单的线弹性结构应力计算。现在可以在Fluent中完成流固耦合计算了。

现在来简单测试一下这结构计算功能如何。案例模型如图所示。

模型参数包括:

1 几何模型及网格

几何模型可以在DM或SCDM中创建,网格利用ICEM CFD创建。

注:目前在workbench中启动的Fluent无法激活结构计算。

圆孔位置局部网格如图所示。

2 Fluent设置

2.1 General设置

  • 鼠标双击模型树节点General,右侧面板点击按钮Units…,如下图所示,设置Pressure单位为psi

  • General面板保持默认设置

2.2 Models设置

  • 鼠标双击模型树节点Models > Structure,弹出设置对话框,激活选项Linear Elasticity,点击OK按钮关闭对话框

    注:目前Fluent只能做线弹性计算。

2.3 Materials设置

  • 鼠标双击模型树节点Materials > Solid > aluminum,弹出如下图所示设置对话框,设置Youngs Modulus30e6 psi,设置Poisson Ratio0.3

  • 点击按钮Change/Create修改材料属性

2.4 Cell Zone Coditions设置

  • 鼠标右键选择模型树节点Cell Zone Conditions > solid,点击弹出菜单项Type → solid改变区域类型为固体域

2.5 Boundary Conditions设置

  • 修改边界symmetry_h及symmetry_v的边界类型为wall

注:固体结构计算,所有边界均为壁面边界。

1、symmetry_h边界

  • 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > symmetry_h,弹出如下图所示对话框,设置X-DisplacementStress Free,设置Y-Displacement0

2、symmetry_v边界

  • 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > symmetry_h,弹出如下图所示对话框,设置X-Displacement0,设置Y-DisplacementStress Free

3、wall_p边界

  • 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > wall_p,弹出如下图所示对话框,设置X-DisplacementFace Pressure,并指定其值为6894757 Pa

注:1000 psi = 6894757 Pa

4、wall_arc边界

  • 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > wall_arc,弹出如下图所示对话框,设置X-Displacement及Y-Displacement均为Stress Free

5、wall_top边界

  • 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > wall_top,弹出如下图所示对话框,设置X-Displacement及Y-Displacement均为Stress Free

注:壁面边界默认情况下为固定约束,这里根据实际情况将一些壁面边界更改为自由边界。

2.6 Reference Values设置

  • 鼠标双击模型树节点Reference Values节点,右侧面板设置Depth0.0254 m

2.7 Controls设置

取消流动方程计算。

  • 右键选择模型树节点Controls,点击弹出菜单项Equations…

  • 打开的对话框中取消选择Flow及Turbulence,点击OK按钮关闭对话框

2.8 计算

  • 鼠标双击模型树节点Run Calculation,右侧面板设置Number of Iterations2,点击按钮Calculate开始计算

计算速度极快,比mechanical的计算要快很多。

2.9 计算结果

查看小孔位置X方向主应力分布,如下图所示。


Fluent结构计算功能目前来讲功能还较弱,仅能计算简单的线弹性问题。下次有空来个单向流固耦合的案例。

文件链接:

https://pan.baidu.com/s/1cS3Kk310pyPyZfupNnODAA 

提取码:mhuh

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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