流固耦合分析实例

久病成欢

　　length=2 !定义体各种变量参数，长宽高
　　width=3
　　height=2
　　/prep7
　　et,1,63 !选用壳模型
　　et,2,30 !选用FLUID30单元，用于流固耦合问题
　　r,1,0.01 增加实常数，壳厚为0.01
　　mp,ex,1,2e11
　　mp,nuxy,1,0.3
　　mp,dens,1,7800 !定义壳单元的各种单元属性
　　mp,dens,2,1000 !定义Acoustics材料来描述流体材料-水
　　mp,sonc,2,1400 !定义声单元声速
　　mp,mu,0, !定义吸声系数
　　!
　　block,,length,,width,,height !建立长方体
　　esize,0.5
　　mshkey,1
　　!
　　type,1 !选择壳单元
　　mat,1
　　real,1
　　asel,u,loc,y,width !选择面
　　amesh,all !划分面单元
　　alls !选择所有项
　　!
　　type,2 !选择声单元
　　mat,2
　　vmesh,all !划分体单元
　　fini
　　/solu
　　antype,2
　　modopt,unsym,10 !非对称模态提取方法处理流固耦合问题
　　eqslv,front
　　mxpand,10,,,1
　　nsel,s,loc,x,
　　nsel,a,loc,x,length
　　nsel,r,loc,y
　　d,all,,,,,,ux,uy,uz,
　　nsel,s,loc,y,width,
　　d,all,pres,0 !上面几步为定义边界条件和约束
　　alls
　　asel,u,loc,y,width,
　　sfa,all,,fsi !定义流固耦合界面
　　alls !选择所有项
　　solv !求解
　　fini
　　/post1 !后处理
　　set,first
　　plnsol,u,sum,2,1 !显示图形
　　fini
　　/PREP7
　　!定义壳材料与性质
　　!壳元素与材料
　　　　ET,2,FLUID80 MP,EX,2,1.5e9MP,EX,2,1.5e9MP,DENS,2,0.84e3 mp,visc,2,1.0e−10　　!以下这个keyoption怎么用?如过用1，就会显示[Element877maynothaveapositiveZcoordinateIFKEYOPT(2)=1.]，显示这个错误代表要做什么修正吗?所以我暂时用KEYOPT(2)=0就可以跑。　　KEYOPT,2,2,0
　　!建立壳关键点
　　K,1,10,0,0mp,visc,2,1.0e−10
　　!以下这个keyoption怎么用?如过用1，就会显示[Element877maynothaveapositiveZcoordinateIFKEYOPT(2)=1.]，显示这个错误代表要做什么修正吗?所以我暂时用KEYOPT(2)=0就可以跑。
　　KEYOPT,2,2,0
　　!建立壳关键点
　　K,1,10,0,0K,2,10,0,12
　　!建立中心线关键点
　　k,3,0,0,0 k,4,0,0,20
　　!定义壳壁线
　　L,1,2k,4,0,0,20
　　!定义壳壁线
　　L,1,2L,1,3
　　!以关键点3,4为中心线旋转360度生成壳体
　　AROTAT,all,,,,,,3,4,360
　　!划分壳体网格
　　AATT,1,1,1 esize,2esize,2mshape,0,3D mshkey,2mshkey,2amesh,all alls
　　!延伸出水位体积　　VEXT,2,8,2,0,0,10,0,0,0alls
　　!延伸出水位体积
　　VEXT,2,8,2,0,0,10,0,0,0vglue,all
　　csys,1
　　!划分水位网格
　　type,2 mat,2mat,2esize,2 mshape,0,3Dmshape,0,3Dmshkey,1 vmesh,all
　　alls
　　!以上建模应该没太大问题
　　!以下是耦合，我在流固界面上的网格是重合节点，特别是下面这两段落我很不确定该怎么设定，感觉问题就出在这边了!这里解决了应该就可以。要怎么改?或是用CP?或是NUMMRG?重点是流体和固体要一起动，通常设定不好就流体自己动，或是流体都跑到壳体外面去了，流体跟壳不应该穿越，而是一起有行为。
　　csys,1!将工作平面定义为柱坐标。
　　nsel,s,loc,x,10
　　nrotate,all!旋转节点坐标系。
　　CPINTF,UX,0.0001,!将径向约束(即X方向)加到节点上。
　　nsel,s,loc,z,0
　　nrotate,all
　　CPINTF,UZ,0.0001,
　　!边界条件，将底部固定，并给予Z方向加速度。
　　NSEL,S,LOC,Z,0vmesh,all
　　alls
　　!以上建模应该没太大问题
　　!以下是耦合，我在流固界面上的网格是重合节点，特别是下面这两段落我很不确定该怎么设定，感觉问题就出在这边了!这里解决了应该就可以。要怎么改?或是用CP?或是NUMMRG?重点是流体和固体要一起动，通常设定不好就流体自己动，或是流体都跑到壳体外面去了，流体跟壳不应该穿越，而是一起有行为。
　　csys,1!将工作平面定义为柱坐标。
　　nsel,s,loc,x,10
　　nrotate,all!旋转节点坐标系。
　　CPINTF,UX,0.0001,!将径向约束(即X方向)加到节点上。
　　nsel,s,loc,z,0
　　nrotate,all
　　CPINTF,UZ,0.0001,
　　!边界条件，将底部固定，并给予Z方向加速度。
　　NSEL,S,LOC,Z,0D,ALL,ALL $acel,,,9.8
　　fini
　　/solu
　　antype,modal
　　modopt,reduc,10,,
　　mxpand,10,
　　csys,1 !Z上柱坐标系
　　!定义主自由度，由图显示感觉是没问题，但我也不太确定。
　　Esel,s,type,,1 !选择壳
　　Nsle,s,all !所有点
　　Nsel,u,loc,z,0 !排除边界条件
　　m,all,ux !(径向)x方向的主自由度
　　Esel,s,type,,2 !选择液体
　　Nsel,s,loc,z,10 !再选择液面表面
　　m,all,uz !(竖向)z方向的主自由度
　　alls
　　solve
　　fini
　　水坝空库
　　/BATCH
　　KEYW,PR_SET,1
　　KEYW,PR_STRUC,1
　　KEYW,PR_THERM,0
　　KEYW,PR_FLUID,0
　　KEYW,PR_ELMAG,0
　　KEYW,MAGNOD,0
　　KEYW,MAGEDG,0
　　KEYW,MAGHFE,0
　　KEYW,MAGELC,0
　　KEYW,PR_MULTI,0
　　KEYW,PR_CFD,0
　　/GO
　　!*
　　/prep7
　　!* define material proterties
　　mp,dens,1,2650. !mat 1 for dam
　　mp,ex,1,3.15e10
　　mp,prxy,1,.167
　　!* define element type
　　et,1,PLANE42,,,2
　　!* define geometry
　　lwater=618.
　　k, 1,0.0,0.0,0.0
　　k, 2,70.2,0.,0.
　　k, 3,0.,66.5,0.
　　k, 4,21.9875,66.5,0.
　　k, 5,0.,103.,0.
　　k, 6,14.8,103.,0.
　　a, 1, 2, 4, 3
　　a, 3, 4, 6, 5
　　asel,s,loc,x,0.,100.
　　aatt,1,,1
　　cm,adam,area
　　allsel,all
　　!* mesh geometry
　　ESIZE,0,10
　　lsel,s,loc,y,0.1,66. !坝下部剖分分数
　　lesize,all,,,15
　　mshape,0,2D
　　mshkey,1
　　allsel,all
　　amesh,all
　　finish
　　/solu
　　antype,modal
　　MODOPT,LANB,30
　　MXPAND,30, , ,0
　　esel,s,mat,,1 !坝体约束
　　nsle,s
　　nsel,r,loc,y,-1.0,1.0
　　d,all,ux,0.
　　d,all,uy,0.
　　/pbc,all,,1
　　/pnum,type,1
　　/number,1
　　gplot
　　allsel,all
　　save
　　solve
　　满库
　　/BATCH
　　KEYW,PR_SET,1
　　KEYW,PR_STRUC,1
　　KEYW,PR_THERM,0
　　KEYW,PR_FLUID,0
　　KEYW,PR_ELMAG,0
　　KEYW,MAGNOD,0
　　KEYW,MAGEDG,0
　　KEYW,MAGHFE,0
　　KEYW,MAGELC,0
　　KEYW,PR_MULTI,0
　　KEYW,PR_CFD,0
　　/GO
　　!*
　　/prep7
　　!* define material proterties
　　mp,dens,1,2650. !mat 1 for dam
　　mp,ex,1,3.15e10
　　mp,prxy,1,.167
　　mp,dens,2,1000. !mat 2 for water
　　mp,sonc,2,1440
　　!* define element type
　　et,1,PLANE42,,,2
　　et,2,29
　　et,3,29,,1
　　!* define geometry
　　lwater=618.
　　k, 1,0.0,0.0,0.0
　　k, 2,70.2,0.,0.
　　k, 3,0.,66.5,0.
　　k, 4,21.9875,66.5,0.
　　k, 5,0.,103.,0.
　　k, 6,14.8,103.,0.
　　k, 7,-1.*lwater,103.,0.
　　k, 8,-1.*lwater,66.5,0.
　　k, 9,-1.*lwater,0.,0.
　　a, 1, 2, 4, 3
　　a, 3, 4, 6, 5
　　a, 8, 3, 5, 7
　　a, 9,1, 3, 8
　　asel,s,loc,x,0.,100.
　　aatt,1,,1
　　cm,adam,area
　　asel,s,loc,x,-1*lwater,0.
　　aatt,2,,3
　　cm,awater,area
　　allsel,all
　　!* mesh geometry
　　ESIZE,0,10
　　lsel,s,loc,y,0.1,66. !坝下部剖分分数
　　lesize,all,,,15
　　lsel,s,loc,x,-0.1,-1*lwater-1. !水体长度方向剖分分数
　　lsel,r,loc,y,-0.1,67.
　　lesize,all,,,40,0.5
　　lsel,s,loc,x,-0.1,-1*lwater-1. !水体长度方向剖分分数
　　lsel,r,loc,y,100.,104.
　　lesize,all,,,40,2.0
　　mshape,0,2D
　　mshkey,1
　　allsel,all
　　amesh,all
　　!更改与水体接触的单元类型
　　esel,s,type,,3
　　nsle,s
　　nsel,r,loc,x,-1.,1.
　　esln,r
　　emodif,all,type,2
　　allsel,all
　　finish
　　/solu
　　antype,modal
　　MODOPT,UNSYM,30
　　MXPAND,30, , ,0
　　/pnum,type,1
　　/number,1
　　nsel,s,loc,x,-1.,1. !库水坝体FSI面
　　esln,s
　　esel,r,mat,,2
　　sf,all,fsi
　　esel,s,mat,,1 !坝体约束
　　nsle,s
　　nsel,r,loc,y,-1.0,1.0
　　d,all,ux,0.
　　d,all,uy,0.
　　esel,s,mat,,2 !水体表面约束
　　nsle,s
　　nsel,r,loc,y,102.,104.
　　d,all,pres,0.
　　/pbc,all,,1
　　/psf,fsi,,2
　　allsel,all
　　gplot
　　save
　　solve



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