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FSIsolveransys固液耦合2010-01-0315:24一般说来，ANSYS的流固耦合主要有4种方式：1，sequential这需要用户进行APDL编程进行流固耦合；2，FSIsolver流固耦合的设置过程非常简单，推荐你使用这种方式；3，multi-fieldsolver这是FSIsolver的扩展，你可以使用它实现流体，结构，热，电磁等的耦合；4，直接采用特殊的单元进行直接耦合，耦合计算直接发生在单元刚度矩阵。流固耦合的边界应用带有SFIN标记的SF，SFA，SFE，SFL等命令来标记耦合界面，具体方法见ansyshelp很详细的。固液耦合实例length=2width=3height=2/prep7et,1,63et,2,30!选用FLUID30单元，用于流固耦合问题r,1,0.01mp,ex,1,2e11mp,nuxy,1,0.3mp,dens,1,7800mp,dens,2,1000!定义Acoustics材料来描述流体材料-水mp,sonc,2,1400mp,mu,0,!block,,length,,width,,heightesize,0.5mshkey,1!type,1mat,1real,1asel,u,loc,y,widthamesh,allalls!type,2mat,2vmesh,allfini/soluantype,2modopt,unsym,10!非对称模态提取方法处理流固耦合问题eqslv,frontmxpand,10,,,1nsel,s,loc,x,nsel,a,loc,x,lengthnsel,r,loc,yd,all,,,,,,ux,uy,uz,nsel,s,loc,y,width,d,all,pres,0allsasel,u,loc,y,width,sfa,all,,fsi!定义流固耦合界面allssolvfini/post1set,firstplnsol,u,sum,2,1fini在涡集振动的计算过程中经历过若干警告和错误，小结如下：1，必须严格按照建模顺序，先建立流体区域，后建立固体。2，实常数的指定，材料号的对应，尤其是流体。3，关键在于流固耦合界面的选择和指定，难点则在于流体分析选项的设定。最近为了考虑结构在水中的自振频率，考察了一个简单的例子，由于以前对流固耦合没有接触过，所以由很多疑问，请高手指教。例子是一圆环在水中的模态分析。命令流如下：finish/clear/PREP7!定义单元类型ET,1,PLANE42!structuralelementET,2,FLUID29!acousticfluidelementwithux&uyET,3,129!acousticinfinitelineelementr,3,0.31242,0,0ET,4,FLUID29,,1,0!acousticfluidelementwithoutux&uy!材料属性MP,EX,1,2.068e11MP,DENS,1,7929MP,NUXY,1,0MP,DENS,2,1030MP,SONC,2,1460!创建四分之一模型CYL4,0,0,0.254,0,0.26035,90CYL4,0,0,0.26035,0,0.31242,90!选择属性,网格划分ASEL,S,AREA,,1AATT,1,1,1,0LESIZE,1,,,16,1LESIZE,3,,,16,1LESIZE,2,,,1,1LESIZE,4,,,1,1MSHKEY,1MSHAPE,0,2D!mappedquadmeshAMESH,1ASEL,S,AREA,,2AATT,2,1,2,0LESIZE,5,,,16,1LESIZE,7,,,16,1LESIZE,6,,,5LESIZE,8,,,5MSHKEY,0MSHAPE,0,2D!mappedquadmeshAMESH,2!关于Y轴镜像nsym,x,1000,all!offsetnodenumberby1000esym,,1000,all!关于y轴镜像nsym,y,2000,all!offsetnodenumberby2000esym,,2000,allNUMMRG,ALL!mergeallquantitiesesel,s,type,,1nsle,sesln,s,0nsle,sesel,invensle,semodif,all,type,4esel,allnsel,all!指定无限吸收边界csys,1nsel,s,loc,x,0.31242type,3real,3mat,2esurfesel,allnsel,all!标识流固交接面nsel,s,loc,x,0.26035esel,s,type,,2sf,all,fsi,1nsel,allesel,allFINISH/soluantype,modalmodopt,damp,10mxpand,10,,,yessolvefinish为了便于对比，也对圆环在空气中做了模态分析finish/clear/PREP7!定义单元类型ET,1,PLANE42!structuralelement!材料属性MP,EX,1,2.068e11MP,DENS,1,7929MP,NUXY,1,0!创建四分之一模型CYL4,0,0,0.254,0,0.26035,90!选择属性,网格划分ASEL,S,AREA,,1AATT,1,1,1,0LESIZE,1,,,16,1LESIZE,3,,,16,1LESIZE,2,,,1,1LESIZE,4,,,1,1MSHKEY,1MSHAPE,0,2D!mappedquadmeshAMESH,1!关于Y轴镜像nsym,x,1000,all!offsetnodenumberby1000esym,,1000,all!关于y轴镜像nsym,y,2000,all!offsetnodenumberby2000esym,,2000,allNUMMRG,ALL/soluantype,modalmodopt,lanb,10mxpand,10,,,yessolvefinish在水中的自振频率为SETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE1-0.19544E-1011120.29640E-031113-0.21663E-101224-0.29640E-0312250.30870E-0313360.00001337-0.30870E-0314480.00001449-0.53726E-03155100.57522E-11155110.53726E-0316612-0.89057E-11166130.98059E-011771435.232177150.98059E-0118816-35.232188170.98061E-011991835.233199190.98061E-011101020-35.23311010在空气中的自振频率为SETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE10.000011120.000012230.73609E-03133460.805144560.8051556172.971667172.971778334.401889334.4019910546.5911010主要有以下疑问：1）考虑流固耦合，做模态分析时流体单元是否只能用fluid29（2d）和fluid30（3d),对于fluid129和fluid130在耦合中具体起到什么作用，能不能不设，而用边界约束条件代替？2）流体范围怎样确定，如本例中（CYL4,0,0,0.26035,0,0.31242,90），外半径为0.31242。如果不是环形的，如一块当水板，该怎样考虑？3）如果不考虑流体的压缩性，把声速设的很大，MP,SONC,2,1e20，就可以了。4）从自振频率可以看出，在水中和在空气中，圆环的自振频率差别特别大，且振型也大相径庭，为什么？在水中时，模态提取方法用damp（为什么不能用unsym），特征值的虚部代表角频率，为什么第一阶为正，第二阶为负，而第三阶和第四阶都为0，第六阶、八阶、十阶都为负。应该是从小到大才对？5）在空气中时，模态提取方法用lanb，为什么第一阶第二阶的频率都为0。请高手指点迷津，急盼中频率为零，一般是发生了刚体位移，估计你是把水抽走，而没有限制圆环。1。圆环在水中振动必然导致波动(其实就是声波)在水中传播，当声波到达水的另一个界面时就会发生反射(除非水和另一个相邻体的声阻抗是匹配的)。水和金属中的声速相差不大，即可压缩性相差不大。两种可压缩性相差不大的物质的相互作用对两者影响都很大。圆环在水中振动，水对圆环的反作用是由于反射波引起的，流固耦合中采用fluid129和130就是最大程度的减弱反射波。2。声波从圆环开始传播，随着传播距离的增加，波阵面不断增大，振幅不断减小。同时由于水的衰减，声波也不断减弱。如果水的空间越大，则反射波返回圆环的路径越长，衰减也就越多，影响也就越小。fluid129和130对反射波的衰减(通过很小的反射实现)有限，因此还需要水要有足够的空间。fluid129和130离结构应该大于0.2λ(λ=c/f,c为水中声速)。以上的做法在误差允许的情况下等效于水在无限大水空间中的情况。如果是挡水板，水就是有限空间了，情况也不一样。3。声速加大情况也不一样，就是不知是不是你所要的情况？4。空气作为介质，由于其声速比金属小很多，可压缩性大很多，影响可以忽略不计。而水的影响就不同了。这可能就是频率和振型不同的原因吧？我试了你的例子，各种提取方法都可以。5。空气的影响忽略不计，因此需要对圆环进行约束。你没有约束，那么就会发生静态位移即频率为零。圆环有两个对称轴，因此会发生频率成对出现的情况。也就是说，两个方向上有同样的振型。