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流固耦合经验浅谈|

流固耦合经验浅谈

作者介绍

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技术邻 随波逐流

硕士,擅长fluent、icepak、mesh及fluent-mesh、CFD-post。

应用范围及分类

流固耦合行为在自然中随处可见,如失控船舶的随波逐流、树木在大风天气下的摇摆、储液罐的晃动受力、海上平台受风浪侵袭等;但从仿真的角度来看,根据数据是否需要往复传递分为单向流固耦合和双向流固耦合;

其中以fluent(流体仿真计算)和Workbench中的structural(结构仿真计算)为例,

单向耦合指:fluent计算流体工况,将耦合面上的压力数据导入到structural中,从而计算结构仿真的应力、应变等参数,但认为变形量不大,不足以影响原先的流场形态,故变形位移不回传给fluent;双向耦合指:fluent计算流体工况,将耦合面上的压力数据导入到structural中,从而计算结构仿真的应力、应变等参数,但认为变形量足够大,足以影响原先的流场形态,故将变形位移回传给fluent,从而再次计算在新的固体形状下的流场数据,得到耦合面上新的压力数据;不断重复该过程,直至计算完成;注:上述仅涉及流固耦合中的force和displacement的传递;如果还涉及到热的双向传递,可采用三种方式:1是传递heat transfer coefficient、near wall temperature和temperature;2是传递temperature和heatflow;3是采用共轭换热方式,在fluent中将热场在流体和固体中耦合;后续可详细展开该部分;

仿真模块介绍

市面上的仿真模块众多,可实现流固耦合的不在少数,无论是单一模块实现,还是多模块的耦合仿真;比如前者包括:LS-DYNA(19年已被ANSYS收购)和autodyn,均包括相应流体单元,可实现较为复杂的、高度非线性的流固耦合工况;比如后者包括:ANSYS旗下的流体模块fluent及CFX,结构模块Workbench的structural;达索旗下的流体模块xflow和结构模块ABAQUS等等;均可以通过开放的接口进行数据的传递;

那么问题来了,这么多模块,到底哪个好?实际上仿真的目的就是为了解决问题!那么一方面对于常规工况,各大软件的相应模块肯定都能实现,对于个人而言只是熟练与否、学习资源多少的问题;打个比方,自己之前学过fluent,而且有认识的朋友、老师会相应的仿真工况,那显然再去学个Workbench是最合适自己的;另一方面还跟具体的工况有关,比如某些特别复杂、高度非线性的流固耦合工况,采用LS-DYNA就是更好的选择(如果采用耦合模块来做,估计能报错发散到怀疑人生?)举例说明,该物资空投案例来自ANSYS与法国DGA航空系统的成功合作;背景如下:在货物空投过程中,要保证与地面冲击后,货物不受损坏;那么其关键所在就是最终着陆是的速度和姿态;但货物出仓后的姿态角度、自由落体、下降中降落伞的打开过程、完全打开后的下落过程均会影响最终的速度和姿态;整个仿真将其分为一下几个部分:工况货物出仓过程;飞机外流场由fluent计算,货物运动过程由overset处理;Workbench结构模块计算货物传动,考虑摩擦力、重力等;通过该双向FSI(fluid structure interaction)得到出仓后的姿态;

工况自由落体过程(降落伞未开启)属于刚体降落,可单独用fluent的6DOF来处理,其初始状态由工况1获得;

工况降落伞开启该部分涉及高度变形,采用ls-dyna进行处理,得到最终降落伞开启后的状态,其初始状态由工况2获得;

工况开启降落伞后的下降过程

采用双向FSI处理,得到最终着陆前的角度和速度,其初始状态(降落伞完全开启)由工况3获得;

工况着陆

典型的跌落工况,由ls-dyna处理,考虑最终货物的受损情况;

涉及到知识点

针对于流固耦合工况(特别是双向)而言,涉及到的知识点非常的多;以fluent与Workbench中的structural为例(事实上是CFX、ABAQUS、ls-dyna等我都不会,惭愧);通常用到的知识点如下:

模型方面:建议spaceclaim,对模型的修复处理效果极佳;网格方面:建议ANSYS mesh(就是workbench里面的那个),其网格结构流体都可以用,而且上手简单,操作方便;流体方面:常规的流体设置,动网格或者overset;涉及到双向热流固耦合,也可以用到共轭换热的内容;结构方面:常规的结构设置,各类接触及可能用到的APDL命令等耦合方面:Workbench下的system coupling;主要是理解数据传递及其计算工作的原因;

个人的一些建议

能单向就单向,尽量不做双向流固耦合不管是做科研还是做项目,仿真都是一种工具手段,目的是为了解决问题;而解决问题又得考虑时间、经济和精度的成本;而相对于单向耦合而言,双向耦合无论是计算时间、调试精力、硬件资源都是远远超出的;所以能单向耦合解决的问题,尽量避免用双向耦合;

-END-

战争雷霆经验浅谈 海战

战雷澡盆炸鱼的魔法规则

战雷的澡盆大乱斗已经开始一段时间;正式上手也算比较晚

这里给大家介绍一些魔法的打炮规则

主炮炮镜视角

首先看一下瞄准视角。开镜之后呢会自动对锁定的敌方单位进行测距。如果敌我同时静止的话,此时测量距离和修正射击距离是一致的,按照这个位置直接开火就是可以击中的。如果有相对位移就按矢量速度做手动调整;水平方向只要平移鼠标位置就可以的,垂直方向就需要鼠标滚轮调整了。跟喔喔屎相比也只是垂直方向不能以鼠标位置判定,但是Y轴距离可以锁定的话也是很舒服的。炮线观察在战局中比较混乱,而且不能追踪炮弹视角,这两点是比较难受的。

第二看一下蛋种选择。战雷是按照吨位来分级的。抛开鱼雷不谈,吨位小船几乎无法与大吨位船抗衡。对于DD来说AP瞄弹药架的效果会比榴弹洗成员更效率一些。有些类似血条的成分但是弹药架打掉目前就算不死也会在当局游戏永久瘫痪前置或者后置炮塔。(弹药都打没了可不是废了么)

弗莱彻级AP蛋

打击弹药库直接殉爆

弹药库摧毁未殉爆

大吨位船打小吨位个人习惯于引信榴弹。就算是炮术不佳或者移动量比较难判断的话;大口径引信榴弹的溅射范围和伤害也会让小吨位难以接受了。

试航货船接两轮榴弹

如图所示DD榴弹的伤害还是非常可观的,但是对于同吨位来讲穿深并不是非常理想,并且打CL几乎无伤。

弗莱彻级引信榴弹

成员组对于引信榴弹影响

这个蛋对着飞机来两轮就算没打下来也会重伤的。想打飞机的时候换上这个直接对着飞机点就行了

鱼雷!

随缘吧;随缘吧。

鱼雷比较近的时候大概1km左右会有水流线(船舶视角);如果在飞机上可以完美看到双方鱼雷各种波纹

一张1雷4祝大家欧气满满

深水炸弹。exm喵喵喵?

小船对撸嘛,基本上看火力了。炮艇这种作战平台还是挺凶的 别去送命了吧。美洲狮啊信天翁啊206啊都是小船霸主。肝出来个舒服的在用也可以的。商业理性红红火火恍恍惚惚。

反正船是不会从海上飞走的,打人也会挨打,多死几次熟练度上来就好了。

AV35156530 AV34786685 这熟练度高的令人发指

最后祝各位武运昌隆。


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