基于CEL和SPH方法的流固耦合分析

在《ABAQUS分析之美》中有一个流固耦合的例子，抽空学习了一下，只讲了CEL方法。在Abaqus帮助文件中，有一个流固耦合分析的例子，用到了CEL、SPH两种方法，如下图所示，也学习了一下。如果是跟着帮助文件中的例子学习，SPH方法可能会遇到一些问题。下面主要讲一下SPH方法在CAE界面中的操作。

1 初识CEL和SPH

CEL：Coupled Eulerian-Lagrangian，欧拉-拉格朗日耦合；

SPH：Smoothed Particle Hydrodynamic，光滑粒子流体动力学。

在上图2.3.2的例子中提供了3个算例，如下图所示。

帮助文件中提供了3个例子的inp文件，对于Case 1，可以将inp导入Abaqus/CAE，查看CEL方法的模型，提交分析。对于Case 2、Case 3，导入Abaqus/CAE可能会失败，但是可以从inp创建job并提交计算，进行SPH方法流固耦合分析。

问题是，怎么在Abaqus/CAE中完成SPH方法的建模？

2 按图索骥

上图中的Case 3提供了从有限单元转换为SPH粒子的分析方法。那么，就从建立有限元模型，然后转换为SPH粒子这条线索尝试解决问题。

还是在这个例子中，参考文献第3行给出了有限单元转换为SPH粒子的介绍（分析手册15.2.2节），见下图。

在分析手册15.2.2节中，给出了在CAE界面中设置单元转换为SPH粒子的方法。

即，建立表示流体的有限元模型，在选单元类型时勾选转换为粒子的选项，并进行相应设置即可，见下图。

参数PPD见下图介绍。

3 浅尝辄止

3.1 CEL方法建模

建立欧拉类型的部件，并划分网格。注意，划分网格前，先分割实体几何，将液体初始区域分割好，便于后面建立单元**。

模型装配后，在Load模块预定义场中通过单元**定义液体初始区域，见下图。如此，流体区域便定义完成。

至于固体（弹性体模型）、接触定义、分析步、边界条件等，见帮助文件或《ABAQUS分析之美》。

3.2 SPH方法建模

流固耦合模型中的液体模型、固体模型均采用弹性体建模，杯中水实体模型和空杯子壳模型如下图所示。注意：给水体选单元类型时设置转换为粒子。

分析步、接触、边界条件等略，计算时，水体单元转换为粒子，在后处理查看模型如下图所示。

4 小结

CEL方法建立的欧拉网格要包络液体运动空间，单元较多。

SPH方法只需建立液体初始包络的网格，单元较少。

计算精度、计算速度等对比，可见帮助文件或自行尝试。