ANSYS-CFD-Multiphase-多物理场耦合分析PPT
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ANSYS是一种广泛应用于工程领域的仿真软件,它提供了多物理场耦合分析的能力,用于模拟和解决多个物理现象相互作用的问题。
以下是ANSYS多物理场耦合技术和方法的一些常见应用:1. 结构-热耦合(Thermo-Structural Coupling):这种耦合方法用于分析结构在热载荷下的变形和应力响应。
它可以考虑热传导、热辐射、温度梯度等对结构性能的影响,并通过结构和热传导方程之间的相互作用来解决这些问题。
2. 结构-电磁耦合(Electromagnetic-Structural Coupling):这种耦合方法用于研究结构在电磁场作用下的响应。
它可以考虑电磁场的电流、磁场、电磁感应等对结构的影响,并通过结构和电磁场方程之间的相互作用来解决这些问题。
3. 流体-结构耦合(Fluid-Structure Interaction, FSI):这种耦合方法用于模拟流体和结构之间的相互作用。
它可以考虑流体力学中的压力、速度、湍流、流体-固体界面等对结构的影响,以及结构对流体的阻力、振动等反馈作用。
4. 流体-热耦合(Fluid-Thermal Coupling):这种耦合方法用于模拟流体和热传导之间的相互作用。
它可以考虑流体在流动过程中的热对流、辐射等对热传导的影响,以及热传导对流体温度分布的影响。
5. 电磁-热耦合(Electromagnetic-Thermal Coupling):这种耦合方法用于模拟电磁场和热传导之间的相互作用。
它可以考虑电磁能量的吸收、热产生和热扩散等对系统温度分布的影响,以及温度对电磁特性的影响。
以上只是ANSYS多物理场耦合技术和方法的一些例子,实际中还有其他类型的耦合分析,如声-结构耦合、声-流体耦合等。
通过使用这些耦合技术和方法,工程师可以更准确地模拟和分析不同物理场之间的相互作用,从而更好地优化设计和解决实际问题。
第四章耦合场分析耦合场分析的定义耦合场分析是指在有限元分析的过程中考虑了两种或者多种工程学科(物理场)的交叉作用和相互影响(耦合)。
例如压电分析考虑了结构和电场的相互作用:它主要解决由于所施加的位移载荷引起的电压分布问题,反之亦然。
其他的耦合场分析还有热-应力耦合分析,热-电耦合分析,流体-结构耦合分析,磁-热耦合分析和磁-结构耦合分析等等。
耦合场分析的类型耦合场分析的过程取决于所需解决的问题是由哪些场的耦合作用,但是,耦合场的分析最终可归结为两种不同的方法:序贯耦合方法和直接耦合方法。
序贯耦合解法序贯耦合解法是按照顺序进行两次或更多次的相关场分析。
它是通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场1的耦合的。
例如序贯热-应力耦合分析是将热分析得到的节点温度作为“体力”载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。
直接耦合解法直接耦合解法利用包含所有必须自由度的耦合单元类型,仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果。
在这种情形下,耦合是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元载荷向量来实现的。
例如利用单元SOLID5,PLANE13,或SOLID98可直接进行压电分析。
何时运用直接耦合解法或序贯耦合解法对于不存在高度非线性相互作用的情形,序贯耦合解法更为有效和方便,因为我们可以独立的进行两种场的分析。
例如,对于序贯热-应力耦合分析,可以先进行非线性瞬态热分析,再进行线性静态应力分析。
而后我们可以用热分析中任意载荷步或时间点的节点温度作为载荷进行应力分析。
这里耦合是一个循环过程,其中迭代在两个物理场之间进行直到结果收敛到所需要的精度。
直接耦合解法在解决耦合场相互作用具有高度非线性时更具优势,并且可利用耦合公式一次性得到最好的计算结果。
直接耦合解法的例子包括压电分析,伴随流体流动的热传导问题,以及电路-电磁2场耦合分析。
求解这类耦合场相互作用问题都有专门的单元供直接选用。
3。
第19章多物理场耦合分析本章首先对多物理场的概念进行简要介绍,并通过典型案例详细讲解了电磁热耦合的操作步骤。
★ 了解多物理场的基本概念及19.1多物理场耦合分析概述在自然界中存在4种场:位移场、电磁场、温度场、流场。
这4种场之间是互相联系的,现实世界不存在纯粹的单场问题,遇到的所有物理场问题都是多物理场耦合的,只是受到硬件或者软件的限制,人为地将它们分成单场现象,各自进行分析。
有时这种分离是可以接受的,但对于许多问题,这样计算将得到错误结果。
因此,在条件允许时,应该进行多物理场耦合分析。
多物理场耦合分析是考虑两个或两个以上工程学科(物理场)间相互作用的分析,例如流体与结构的耦合分析(流固耦合)、电磁与结构耦合分析、电磁与热耦合分析、热与结构耦合分析、电磁与流体耦合分析、流体与声学耦合分析、结构与声学耦合分析(振动声学)等。
以流固耦合为例,流体流动的压力作用到结构上,结构产生变形,而结构的变形又影响了流体的流道,因此流固耦合是流体与结构相互作用的结果。
耦合分析总体来说分为两种:单向耦合与双向耦合。
单向耦合:以流固耦合分析为例,如果结构在流道中受到流体压力产生的变形很小,忽略掉亦可满足工程计算的需要,则不需要将变形反馈给流体,这样的耦合称为单向耦合。
双向耦合:以流固耦合分析为例,如果结构在流道中受到的流体压力很大,或者即使压力很小也不能被忽略掉,则需要将结构变形反馈给流体,这样的耦合称为双向耦合。
ANSYS Workbench还可与ANSOFT Simplorer软件集成在一起实现场路耦合计算。
场路耦合计算适用于电机、电力电子装置及系统、交直流传动、电源、电力系统、汽车部件、汽车电子与系统、航空航天、船舶装置与控制系统、军事装备仿真等领域的分析。
第19章多物理场耦合分析在ANSYS Workbench中,多物理场耦合分析可以分析基本场之间的相互耦合,其应用场合包括以下几个方面。
1. 流固耦合汽车燃料喷射器、控制阀、风扇、水泵等。