Particleworks和RecurDyn联合仿真案例-入门案例液箱晃荡

CFD饭圈

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通过联合仿真的方法了解联合仿真的设置，了解particleworks中后处理的技能和RecurDyn中的plot技能。比较RecurDyn和Particleworks输出的仿真结果。

一、生成 RecurDyn 模型

1. RecurDyn 运行并启动软件。

2. 在Name栏，输入 Slosing, 选择Unit为 MKS。

3.在File 栏, 选择Save As，指定Sloshing.rdyn的存储位置。(以后Sloshing.rdyn文件会被移动到Particleworks Project 文件夹中)

4.点击Professional 下Body中的Box。

5. 选择生产方式为Point, Point, Depth。

6. 输入的值如下：

 Point1: -0.3, 0, 0

 Point2: 0.3, 0.3, 0

 Depth: 0.05

7. 变更生成的Body1的名字为Wall。

8. 进入Wallbody的编辑模式。

9. 点击

Geometry 下Local 中的Shell。

10. 在Workingwindow中选定Box1。

11. 采用Shell Operation的默认值,直接点击OK。

12. 打开Sheel1属性Property，在Graphic Property下设置Transparency.设置透明度为0.3.退出Edit模式。

二、设置Translation joint及其运动motion

1. 点击Professional 下Joint中的Translate。

2. 选择生成方式Body, Body, Point, Direction。

3. 输入值如下：

 Body1: Ground

 Body2: Wall

 Point: 0, 0.15, 0

 Direction: 1, 0, 0

4. 打开TraJoint1的属性Property 对话窗。

5. 选定Include Motion，点击Motion按钮。

6. 设置Type为Displacement，点击EL按钮。

7. 点击Create生成新的Expression，编辑如下：

 Name: Ex_sloshing

 Value: 0.05*sin(2*pi/1.3*dim(time,2))

8.点击Ok，关闭对话窗，下图展示了上面方程式的运动轨迹。

9. 点击Communicator下Particleworks中的Vessel。

10. 选定Working Window中创建的Box。

11. 在Target Geometry 栏将显示.Shell1, 设定Vessel 的名.，点.OK。

12. 点击Communicator下Particleworks 中的Export。

13. 指定输出Vessel的地址，点击OK。默认文件.obj将存储在rdyn模型所在的文件夹中。

三、动力学分析(RecurDyn单独分析)

1. 点击Communicator 中Particleworks下的Setting。

2. UnckeckSettings 对话窗中的Connect Particleworks选项。

3. 选择Hide Particleworks during animation选项。此时还没进行Particleworks和RecurDyn的Co-simulation，隐藏Animation中的粒子。

4. 点击OK，关闭对话窗。

5. 点击Analysis下Simulation Type 中的Dyn/Kin。

6. 设置以下参数：

 End Time: 14

 Step: 1400

 Gravity: (0, -9.8, 0)

7. 点击Simulation，进行仿真分析。

8. 在Animation中可以看到左右运动的BOX。

四、生成Particleworks模型

1. Particleworks启动。

2. 点击File，创建New Project。

3. 点击Next。

4. 输入Project Name 为Sloshing。

5. Project Location指定的存储位置。

6. 点击Finish，创建新Project。

7. 将前面在RecurDyn创建的Vessel.obj 文件存储到刚才创建的Project下的Scene文夹。

五、Particleworks Pre-Processing前处理

1. 双击Project window->Input 中的Vessel_Wall.obj。

2. 设置Object window中的Alpha为0.2。

3. 设置Projectwindow中.domain参数如下：

 Upper limit: (0.375, 0.32, 0.11487)

 Lower limit: (-0.375, -0.02, -0.11487)

4. 点击Wizard window中的Fill。

5. 双击Project window中生成的fill.编辑Objectwindow中的fill如下：

 Location: 0, 0.12, 0

 Direction of Particle Creation: yLower

6.点击Wizard window中的Next。

7. 点击Manage physical properties。

8. 添加Fluid 和Polygon物性质，关闭对话窗。

9. 在Wizard window中设置Physical property物性质如下：

 Vessel_Wall.obj: Polygon

 Fill: Fluid

10. 点击Next。

11. 在Particle settings界面里设置如下参数后，点击Next。

 Particle Size: 0.01

12. 在Wizard window设置参数如下：

 Gravity: 0, -9.8, 0

 Pressure: Implicit

 Gamma: 0.5

 Viscosity: Explicit

 Surface Tension

 Type: CSF

 Surface Tension Physical Property: Fluid

13. 点击Next，设置参数如下：

 Initial dt[s]: 0.001

 File Output Interval Time [s]: 0.01

14. 点击Execute，在Run窗口中选定Preprocess & Simulation,设定计算使用的Core数，或GPU后，点击Execute，Particleworks进行仿真分析。

15. 当仿真进行一步后，点击Particleworks下方的X,终止仿真。

16. 储存 Project 。终止 Particle works 的仿真对 Co simulation 无碍，为了防止仿真设置失误，或仿真条件变更等，在 Co simulation 时没有及时更新条件推荐在联合仿真前 Particleworks 先行仿真一下。

六、进行Co-simulation

1. 使用RecurDyn打开STEP4中，移.到scene文件夹下的Sloshing.rdyn文件。

(文件路径:

2. 点击Communicator下Particleworks 中的Setting。

3. 选定Setting dialog中的Connect Particleworks选项。

4. 解除Hide Particles during animation 选项。

5. 点击OK，关闭对话窗。

6. 点击Analysis 下Simulation Type 中的Dyn/Kin。

7. 在Parameter栏，设置Maximum Time Step为1.e-003。

8. 点击Simulation 进行仿真分析。

七、查看RecurDyn 的仿真结果

1. 通过Animation查看

 点击Analysis 下Animationcontrol 中的Play/Pause。

 可见Vessel运动的同时，其内的粒子在边界反作用里的作用下随同Vessel一块运动。尽管振动开始时，粒子和Vessel的振动周期不一致，两三次往返运动后，可见粒子和vessel的运动周期一致。

2. 通过Plot查看

 点击Analysis下的Plot。

 在PlotHome中，点击View 下的Show All Windows。

 选定画面左上方的窗口，点击Tool中Animation下的Load Animation。

 选定画面右上方的窗口，双击右侧database中.Vessel1的Fx_Reaction_Force.将得到下图：

八、在Particleworks中查看结果

1. 点击Object window中Appearance下的Use Color Map。

2. Color map window中的参数设置如下：

 Field: Velocity

 Range > Min: 0.1

 Range: > Max: 1

3.点击Particleworks 中的Player window中的Play。

来源：CFD饭圈

Particleworks案例18-齿轮旋转过程中考虑模拟气流对液体

一、创建新项目 1.在工具栏中，单击 Create Project2.在 Create Project 窗口，在 Project name 中输入文件名 windage，并指定项目将保存在项目位置中的位置.3.单击 OK 按钮，以关闭窗口.4.在 Projects 窗口，展开 project 然后双击 scene 要打开该场景的节点. 二、添加对象几何文件 1.在 Outline 窗口，单击 Import polygon files.2.在文件对话框中，选择要导入的几何图形文件 (gear_windage.stl, gear_box_windage.stl).3.单击 Fit View .4.在 Outline 窗口，选择 Input > gear_box_windage.stl .5.在 Properties 窗口，勾选 Hide. Fill 1.在 Outline 窗口，单击 Create fill .2.在 Outline 窗口，选择 Input > fill.3.在 Properties 窗口，找到 Transform 中的部分，并输入以下值:•Location : (0, 0, -47) •Direction of Particle Creation : zLower 模拟域 1.在 Outline 窗口，单击 Adjust domain .2.在 Adjust domain 对话框中，单击 OK 按此按钮来设置模拟域. 三、创建物理属性 1.在 Outline 窗口，单击工具栏中的Manage physical properties 按钮.2.在 Physical property manager 窗口中，单击加号按钮+以添加一个新的物理属性.3.选择类型 Fluid 从弹出菜单中显示，并编辑以下参数:•Density [kg/m3]: 800•Kinematic viscosity [m2/s]: 1e-5•Surface tension coefficient [N/m]: 0.0254.再次单击加号按钮+以进行添加 Fluid_1, 并编辑以下参数:•Density [kg/m3]: 1.205•Kinematic viscosity [m2/s]: 1.512e-55.添加另一种类型 Polygon. 使用默认参数.6.选择 Interactions .7.在 MPS > Contact Angle 节，设置如下参数:•Fluid - Polygon [deg]: 608.单击 OK 按钮关闭 Physical property manager .9.在 Outline 窗口，选择每个节点。在 Properties 窗口，定位 Physical Property 在中分配类型 Type 列举如下.•gear_windage.stl : Polygon•gear_box_windage.stl : Polygon•fill : Fluid 四、创建动画 1.在 Outline 窗口，选择 Input > gear_windage.stl .2.在 Key Frames 窗口，设置 Key 为 Rotation.3.设置 Rotation 为 Axis rotation (vector).4.设置 Type 为 Rotational Speed (rpm).5.设置 Axis (vector) 为 (0, 1, 0).6.单击+以添加速度 0 [s].7.再次单击+.8.输入 0.15 [s] 作为添加行的时间，以800 [rpm]作为值.9.预览 motion, 单击 Play forward 按钮在 Player.五、设置模拟参数 1.点击窗口右上角的按钮，设置以下参数:•FVM > Type : PISO2.在工具栏中，单击 Settings .3.在Basics部分中输入以下参数，然后单击Next按钮:•Unit > Length : mm•Preprocess > Particle Size [mm]: 24.在MPS部分中输入以下参数，然后单击Next按钮: •Viscosity > Type : Explicit •Surface Tension > Type : Potential5.在FVM部分中输入以下参数，然后单击Next按钮: •Grid Interval [mm]: 4 •Target Physical Property : Fluid_1 6.在Simulation部分中输入以下参数，然后单击Close按钮.•Time > Finish Time [s]: 0.3•Time > Initial dt [s]: 0.0001•Output > File Output Interval Time [s]: 0.01 六、运行模拟 1.单击 Execution 部分在 Run 会话框 .2.在 Run 对话框，找到 Execution 部分和选择 Preprocess & Simulation 在 Run mode.3.在 CPU cores:字段中，键入要用于计算的CPU核数.4.In the Precision: field, select the precision of the solver.5.单击 Execute 该按钮，以开始计算.6.当计算完成后，在主窗口的中心会弹出一个通知. 七、可视化结果要检查气流，请将速度显示为横截面轮廓或矢量.1.在 Color Map 窗口，定位 Field,并选择 Velocity.2.最小最大值设置为0和3.5.3.在 Outline 窗口，选择 Result > fvm_grid 节点或单击场景中的FVM网格.4.在 Properties 窗口，选择 Appearance > Type.5.如果选择 Cross Section, 不勾选 Smooth. 如果选择Vector,勾选 Use Color Map.6.在 Player 窗口，单击Play forward 按下一个按钮来播放动画. 来源：CFD饭圈