中流砥柱-继续前行-流体分析中多相流操作的一点操作心得

中流砥柱-继续前行-流体分析中多相流操作的一点操作心得

作者：范文哲

         在一般的流体分析中，经常需要考虑流体的流动状态，获取流动的速度、流量、压力或者层流还是紊流等流动状态，但是其归根结底在实际的工程应用中都需要反应到实际的工程产品中，包括对物体的压力，对飞机的升力等（温度分析、化学反应或者搅拌混合等除外），因此流固耦合在越来越多的情况下需要被考虑。常规情况下的顺序耦合能够很好的反应流体对固体的压力温度等影响，而一些特殊情况下的流固双向耦合就需要考虑了。

         本次按照之前的一个CFX案例来模拟流固耦合的效果，原本是很好操作的一个过程，但是在软件操作中遇到了很多的问题，经过多次的调试终于解决了部分问题，分享如下，供初学者参考使用

1.流固耦合中设置ANSYS Multifield的地方怎么没有了？

         案例中描述的流固耦合的原理是将ansys生成命令流文件，分析生成的dat文件，将其加载到CFX中计算，每次计算会计算流体压力，将其读取到ansys 的apdl中计算，然后再读取变形给CFX。

         但是在设置中发现没有了这个耦合设置的地方，如图所示，经过多方面查找原因，发现是ANSYS 版本的原因，在ANSYS 17.2版本之后不在支持这种dat文件的加载方式，如果非要使用这个方式，请将ansys改成17.1版本之前。而新版本的方式是采用SYSTEM COUPLING系统耦合的方式，将变形和受力在workbench中进行数据传递，这种方式更加灵活，但是需要的是耦合的受力面坐标要一致。

2.完全按照案例操作设置为什么不收敛？

         在实际操作中应该会有人发现各种各样的问题发现，为什么我按照书上的案例操作，却没有得到相同的结果？或者直接没有结果？

          这个原因就很多了，除了上面提到的版本原因，很大一部分原因就是没有按照案例的每一步进行仔细检查，所以还是模仿不仔细，自己脑补的默认设置。当然，个别情况下是案例本身的问题

          笔者模拟设置出现的问题隐藏很深，经过多方面测试发现了问题，还是软件版本的问题。因为按照案例操作，将模型网格划分进行后续操作，后续的CFX多相流操作发现在ansys的17.1版本和19.2版本中设置完全一样，但是高版本的就可以收敛，低版本的就不能收敛，完全找不到原因。

         层层筛查，发现是网格的原因，因为发现按照相同的方式添加约束条件，两者完全一样，发现网格单元数量却不一样，仔细对比，发现是版本的默认设置问题。

           ansys 17.1中的body size设置默认 captrue curvature 是打开的，而19.2版本之后是关闭的，导致的网格数量不一致，但是网格多的情况下却不收敛，这个就不好理解了              

3.在CFX中设置多相流的方式和边界条件的设置如下图所示

          定义多相流，定义边界条件、定义初始状态，按照如图所示可以得到想要的结果，流动的效果。结果如图所示，立柱的变形情况如图所示

        经过以上的分析可以获取想要的结果。这是一个简单的按照案例操作的过程，但是还是有很多的错误，个人经验感觉这都是不是事。因为仿真分析，看似原理简单，但是每一步操作都是一个坑，如何跨过去才关键。

最后再简单说一下个人仿真经验：

1.物理理论是很重要的，在做之前，先将想要做的问题有一个大概的了解，预测趋势性结果

2.分析影响结果因素，在软件中考虑导致不同结果的所有因素如何设置，软件默认不一定正确

3.结果趋势是否正确，将参数极限化考虑来预测趋势是否正确

4.仿真经验记得总结，记录过程，量变引起质变，以后会有一个质的提高

5.不要忽略细节的重要性，每一个细节决定成败

作者：范文哲 邮箱：fwz0703@163.com

     长期从事CAE仿真分析工作，专注于ANSYS ，熟悉ANSYS中的静态\瞬态状态下的结构、电磁、温升及耦合场模块仿真，如有相关的问题欢迎咨询，如有项目合作欢迎联系