减震器模拟示例-1

FOCUSEDONEXCELLENCEADINA减震器FSI模拟示例（1）单位制：毫米（mm）,吨（ton）,秒（s）,兆帕（MPa）,牛顿（N）FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型◇当前模型可说明采用FSI方法计算双筒液压减震器阻力特性的建模方法和流程；◇只建立复原（上）阀的模型和部分流程模型，要知道压缩阀建立方法与前者完全相同；◇所有零件形状和尺寸由ADINA工程师随意假设；命令流文件：damper-parts.in,damper-flow.in。FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型内筒节流片-1节流片-2阀座做动杆螺栓结构模型中的零件FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型◇用ADINA-M建立所有几何模型；复杂模型需要导入geometry或mesh；◇为了减少计算量，当不考虑节流片的非对称变形情况下，可以采用1/2或者1/4模型进行计算；当前模型采用1/4模型进行计算；◇调整节流片与阀座、螺栓等零件之间的距离，保证具有最小间隙且大于零；◇定义接触；◇定义约束条件和运动条件；◇定义FSI边界条件◇网格划分◇求解控制等FSI分析中结构模型的建立流程，见damper-parts.inFOCUSEDONEXCELLENCEADINA◇对称条件取舍的原则是依据主要的节流通道来判断的，当主要节流通道可以简化为1/2,1/3,1/4,1/8时，尽量采用对称模型；◇对称模型可大大减少网格数量；◇对称条件不会影响FSI计算的收敛或者精度；计算模型1/4对称的结构模型FOCUSEDONEXCELLENCEADINA◇减振器工作过程中，柔软的节流片发生变形后，会与其它零件之间形成狭小流场通道。而在FSI计算中，需要预先建立狭小通道；◇当前模型预留间隙为0.04mm；实际建模间隙值要求可能更小，一般要控制到0.01~0.04mm)；◇由于当前模型不考虑节流片与做动杆之间形成间隙流动，因此预留间隙1可不必建立；计算模型预留流场间隙A位置预留流场间隙1预留流场间隙2FOCUSEDONEXCELLENCEADINA◇定义contactgroup时，有关节流片与阀座、做动杆的cg1,cg2注意offset值设定为预留间隙的1/2；节流片、阀座与钢筒内壁的cg3不需要指定offset间距；◇瞬态接触问题，一般使用Compliancefactor设置，此数值输入1e-9~1e-12通常足够精确；计算模型定义接触FOCUSEDONEXCELLENCEADINA◇在减振器的分析，比较复杂的是FSI边界的选择和定义。为了避免出错，我们常常会选择按照零件方式进行FSI边界的定义；◇最好保证一个FSI边界应该是连续的；不连续的边界最好分为多个；◇结构中的FSI边界，可延伸到不存在流体的位置（可多选择），但不能少选从而导致流体FSI上的节点找不到对应结构模型中fsi边界单元，这一定会出现错误。我们发现很多用户会在这个时候出现错误，导致计算失败。计算模型结构模型中FSI界面的指定此边界只考虑与筒内壁接触滑动，实际上根本没有建立流体单元，因此也可不选择到fsi2中。FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型◇导入结构geometry；◇建立适当大小的流场空间，一般是一个cylinderbody；◇布尔运算获得流场实际形状的几何空间body；◇对空间body进行分割，分为两类body，一类是包括复原阀的body，第二类是内部无阀门零件的body；◇定义FSI边界条件；◇Wall边界条件，对称边界条件；◇连接FSI边界的face指定为velocityfix边界条件◇动网格控制方法的定义，leader-follower功能◇流场求解控制等FSI分析中流场模型的建立流程，见damper-flow.inFOCUSEDONEXCELLENCEADINA◇对称条件取舍的原则是依据主要的节流通道来判断的，当主要节流通道可以简化为1/2,1/3,1/4,1/8时，尽量采用对称模型；◇对称模型可大大减少网格数量；◇对称条件不会影响FSI计算的收敛或者精度；计算模型1/4对称的流场模型节流片1的预留间隙节流片2的预留间隙FOCUSEDONEXCELLENCEADINA◇将流场body分解为两类，第一类包含复原阀在内即可；◇这样做的优点是：很容易控制网格划分的数量；当复原阀上下行程很大时，通过leader-follower方式可以让第二类body上的单元承受主要的拉伸、压缩变形，而尽量不影响包含复原阀的流体网格；◇第二类body上的网格也要尽量密，否则收敛慢；◇分解后的各个body，是通过facelink功能强迫网格在各个body边界上连续；计算模型流场body的分割和目的第一类body第二类bodyFOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型避免某个节流膜片局部弯曲导致网格畸变问题的方法◇有些节流膜片（本例中的节流片-2）弯曲变形很大，导致周围流场网格变形集中，容易出现网格畸变；◇据adina动网格控制算法，如果将流场变形集中位置的body进行分割，可自动获得更理想的动网格形态、或人为施加leader-follower控制；FOCUSEDONEXCELLENCEADINA◇有些节流膜片（本例中的节流片-2）会完全关闭附近流体通道，而建模预留的流场间隙会导致误差出现；◇GAP边界条件，采用GAPSize的方法可以确保在某个行程过程中，一些节流膜片会彻底切断相应流场通道；计算模型实现某个节流膜片彻底封闭流道的方法辅助切割圆柱面GAPBoun.FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型Leader-follower的指定LeaderFollowersFollowers的附加slippingboundaryFOCUSEDONEXCELLENCEADINA◇Leader-follower的使用不是必须的。若用恰当，可以很好控制网格的大运动；◇Leader：一般位于fsi界面上；Follower，位于非fsi、freesurface边界上；◇Leader-follower的定义，follower可指定slippingboundary，这可确保动网格不出现畸变；◇针对减振器的动网格变形特点，动网格的参考网格指定为Original一般比current更适合；计算模型Leader-follower的指定FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型GAP的指定◇对于节流片-2，初始间隙为弧形长度*0.04＝1.068,此时gap为关闭，这是初始状态；◇对于这种初始关闭的gap，closevalue一般略大于初始值，而openvalue要略大于closevalue；FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型时间步的确定◇时间步的大小主要由运动速度、网格大小决定；◇对于0.1~0.5是m/s的速度，一般可参考的时间步为0.0001s~0.001s；◇越小的时间步，初始振荡可能越大；FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果流场中的单元组因为单元组eg1～3将复原阀完全包括在内，而且其上下端面无垂直于Z方向的壁面，将eg1～3组合成一个zone。流场中阻尼力的提取（1）FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果流场中阻尼力的提取（2）采用modelpoint(special)-reactionsum功能定义名称为flow-froce的点结果采用graphresponse-modelpoint功能画出flow-force在Z方向的合力曲线FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果流场中阻尼力的提取（3）FOCUSEDONEXCELLENCEADINA◇阻尼力的大小既可以在流体结果中提取，当然也可以在结构结果中提取；区别在于结构中的结果一般会包含结构零件的惯性力；（如果做动杆周期运动，其惯性力可能会比较大；匀速运动时，惯性力为零。对于产品试验而言，测试结果一般都是包含惯性力的结构中的结果。）◇匀速运动过程中，阻尼力一般只和运动速度相关，行程大小对其影响小；然而动态计算前几步往往存在振荡，计算结果需要超越这个阶段；◇在周期、随机往复运动时，加速度变化会主要影响结构零件惯性力，同时也影响流场的压力波动、节流片变形和开启开度等，因此需要严格按照计算条件确定周期、振幅及其变化；其它说明