cfdfea耦合培训教程VIP专享VIP免费

CFD_FEACFD_FEA耦合计算培训教程耦合计算培训教程2FigureNo.目的目的CFD分析和有限元分析相互提供更精确的边界条件3FigureNo.基础介绍分析流程使用CFD进行流场分析将CFD得到的温度场和换热系数映射为做有限元分析的边界条件（瞬态计算程序自动进行时间平均）有限元进行结构的温度场和热应力分析可将有限元得到的壁面温度场转换为CFD的边界条件进行第二次迭代CFDSimulationCFDSimulationFEASimulationFEASimulationDataprocessingDataprocessingDataprocessingDataprocessingFEASimulationFEASimulationIterativeloop4FigureNo.CFD环境第一步CFD计算5FigureNo.第一步计算CFD的时候，建议此时不指定有限元网格只需指定输出频率Frequency即可。不激活这个选项FE和CFD网格单位的转化对应生成保存结果的htcc文件6FigureNo.CFD计算完之后会在Case目录下产生一个htcc文件，如下图，htcc文件中记录了每个输出频率上的近壁面温度和HTC7FigureNo.第二步有限元模型的生成CFD计算中的流体网格将网格外表面抽取出来(Hypermesh中使用face命令将表面单元抽取出来，得到流固耦合连接面单元)流固耦合层的面网格(cube_surf)用来做CFD->FEM间mapping，这个网格可以为四边形单元或三角形单元（该面网格与CFD网格的密度和单元类型可不同）123有限元结构计算中的实体网格结构网格抽取出面网格，用来做mapping.该面网格输出前，节点/单元应顺序编号8FigureNo.第三步Mapping1转化矩阵的生产把上一步得到有限元模型导入到FIRE中，由于有限元建模时模型的定位坐标位置并不一定与CFD模型的坐标位置一致，如右图所示，在这种情况下不能直接进行mapping，因此，我们需要引入转化矩阵，其将有限元模型和cfd模型的空间位置关联起来，为下一步mapping做准备。如果有限元和CFD模型的空间位置完全相同，这步可以跳过不做。转化矩阵的生成步骤：1准备一个.dat文件，这个文件作为模板存放在AVL的安装目录下面AVL\FIRE\v2009\modules\fem_interface，如下图所示：用户需要据两个模型的实际位置关系修改这个文件，然后把它放在case文件夹下注：用户可以先在cfdwm里面使用modify这个工具，尝试修改模型位置，使两个模型处于同一个位置上，然后把相应的参数填入上述文件中（上述文件中的参数和modify中是对应的）9FigureNo.2用命令行生成转化矩阵文件注：-fem_input=后面要给处.dat文件的名称，-fem_output=后面要给出矩阵文件的名称。10FigureNo.计算结束后，会在case文件夹下生成矩阵文件（.mtx)，如下图所示:其中矩阵文件的名字是用户在前面输入命令行时自己定义的。11FigureNo.2Mapping：程序自动将CFD计算得到近壁面的温度和HTC在时间上平均和空间上进行映射，赋给有限元软件作为边界条件。12FigureNo.保存之后开始计算，输入mapping的命令如下图所示：13FigureNo.检查mapping结果在mapping结束后会生成如上图所示的几个文件，其中三个.fl3文件是是用户用来检查mapping结果的三维结果文件，这一步不是必需的，但为了确保mapping正确，推荐大家先检查一下结果，具体做法如下所示：用有限元网格生成一个Newcase，然后把生成的fl3文件拷贝到这个case的文件夹下面，但要注意，要把fl3得名字改成和这个case的名字一样。然后从3dresults中把结果调入进来。14FigureNo.Mapping到有限元软件上的近壁面温度Mapping到有限元软件上的HTC两个模型间的距离15FigureNo.单元编号面单元法向温度换热系数生程的.inp文件才是在有限元计算中输入，作为其边界条件的文件，当选择映射到单元上时，Abaqus格式的热边界文件使用*film的形式，得到各个面网格上的温度与换热系数，如下图所示：注：对于不同的有限元模型，在mapping之后得到的边界条件的文件也有所不同，比如Abaqus模型，得到是一个.inp文件，而Nastran模型得到是两个.dat文件。16FigureNo.第四部有限元软件的计算4123结构的有限元体网格如图所示，通常，有限元结构网格的单元密度比CFD网格疏，单元类型通常为四面体单元：*MATERIAL,NAME=Material-steel*CONDUCTIVITY,TYPE=ISO//导热51.08,20.035.7,600.0*SPECIFICHEAT//比热0.0048,0.0*DENSITY//密度7.8500...