Abaqus CEL技术 (4) _纯欧拉分析 - 水滴入水

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1 简介

前面三篇技术文介绍了 Abaqus/Explicit 中的CEL技术应用以及创建欧拉域的两种方法。接下来通过示例的方式介绍 Abaqus/Explicit 中的欧拉和 CEL 技术。

本文以一个简单的水滴入水示例介绍 Abaqus/Explici 中的纯欧拉分析方法的应用。如图所示，下方水的体积为 0.1m * 0.1m *0.04m；水滴为球状，半径为0.005m，距离水面0.02m。现模拟水滴具有1m/s的初始速度，在重力作用下落入水中。单位系统使用kg-m-s。

2.1 几何模型

在使用欧拉法模拟材料的运动时，欧拉域的大小一定要完全包含材料的运动范围。在水滴落入水后，会有水溅起，因此欧拉域要适当大一些。

创建一个0.1m * 0.1m * 0.1m的立方体，并在中心偏上0.01m 分割出小球以表示水滴，如下图所示。该几何模型可分别创建一个立方体和一个球体，然后在“Assembly”中使用“Merge”功能创建。对水和水滴区域，创建集合“C-2_InitialWater”，以便后续定义初始水域。

2.2 材料参数

水的密度为1000 kg/m3；使用Us-Up类型的状态方程，其中c0=1483 m/s；s和Gamma0均为0。定义水的动力粘度为0.001 kg/ms。

2.3 分析步

使用“Dynamic, Explicit”分析程序来模拟该过程，持续0.4 s。为了在后处理结果中仅显示包含材料的单元，必须在场输出中勾选 EVF 输出。

2.4 载荷和边界条件

整个模型受重力作用，重力方向沿Z轴负向。

为限制水仅能在0.1m*0.1m*0.1m的立方体空间中运动，必须对欧拉域定义边界条件。欧拉域的边界，推荐使用速度边界条件，也可使用零位移边界条件，但不可使用非零位移边界条件。

如图所示，在前后面定义速度边界条件：V1=0。同理，在左右边定义速度边界条件：V2=0；在底面定义速度边界条件：V3=0。

2.5 初始条件

定义水滴沿Z轴负向的初始速度1m/s。

初始水域使用分区的方法来定义，详见

《Abaqus CEL技术（2）_创建欧拉域》
其中“C-2_InitialWater”为前面定义包含初始水域的集合。

2.6 网格

全局网格尺寸为0.002m，共约12.5 K的EC3D8R单元。

2.7 分析结果

在0.015s时，水滴到达水面；然后逐渐形成一个水坑；在0.07s时，水坑中的水开始溅起；形成小水柱后，在重力作用下再次落入水中。

来源：SimulateTech

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首次发布时间：2024-11-03

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