Fluent 内置双向流固耦合FSI 液舱晃荡仿真计算

本案例利用Fluent 内置双向流固耦合FSI对液舱晃荡仿真展开了计算，提供了一种更为便捷快速的分析方法，对不同杨氏模量的液舱内部构件进行分析，后续可以通过该案例对不同的双向流固耦合模型展开计算分析。

1 SCDM 设置

1.1 导入几何

本案例根据相关文献，建立了对应的液舱几何模型。H为0.3m，宽度B为0.45 m，液舱静止自由液面高度h为0.09m(30%H）：柔性构件的厚度b为0.005m,高度hb为0.045m(50%h），柔性构件距液舱左壁x0为0.25 m，液舱的厚度为0.0075m。其中构件底部面命名为wall3，液舱正对部分两个面为wall-fluid1和2。构件对应的两个面为wall1和2。构件其余面为int，其余面为wall。

 

2 Fluent meshing 设置

2.1 网格划分

根据几何结构进行对应的网格划分，交界面与柔性构件处要适当加密。

 

3 FLUENT 设置

使用fluent内置的双向流固耦合时不能通过workbench打开fluent！！！

3.1 General设置与网格导入

由于本文考虑了液舱晃荡，因此必须采用瞬态计算，同时为了更为便捷的进行双向流固耦合的动网格计算，此处采用重力加速度模拟晃荡加速度。

 

 

3.2 晃荡加速度设置

位移振幅为0.04m、频率为0.92Hz。对位移进行多次求导，即可获得加速度公式，具体公式如下：

 

 

详情可以参考上篇文章Fluent VOF罐体晃动（一）。

3.3 材料设置

由于是对液舱晃荡问题展开仿真，因此需要采用水和空气两种材料，因此需要添加以下材料。

 

 

柔性构件则直接选择默认铝材料，只需调整杨氏模量即可。

  

3.4 模型设置

此处需要进一步打开VOF模型。VOF模型相关设置如下图所示。

 

为进行流固耦合计算，需要进一步打开结构模型，具体设置如下：

 

 

 

3.5 初始化设置

此处需要进行动网格设置，首先打开光顺和重构，并进行高级设置。

 

 

对流固耦合交界面进行耦合设置：

 

 

 

整体设置如下：

 

 

4 初始化设置

此处对双向流固耦合的另一个面进行耦合设置，并将柔性构件底部边设置为固定边界。具体设置如下图：

 

 

4.1 初始化设置

VOF初始化设置一般采用标准初始化，需要对不同的区域展开初始化。分配不同的材料。

此处按照几何图对不同区域进行初始化。

相关初始化设置如下图。

 

 

 

4.2 计算设置

此处进行的计算设置如下：

 

 

来源：CFD仿真库