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1、ADI软件教学实例编辑，EY IzhCAD, 年鸟月01日实例3隧道内具有柔性结构的流固耦合分析问题：隧道内具有柔性结构的流固耦合如图3-1所示。0.04 dyne cm-= L L? x IO,J p = 0.001All lengll1& lti urnElasiic niairriiil:E = I x 10分析假设：大位移，小应变。 选Control f Analysis Assumptions f Kinematics f 设置 Displacements/Rotations '为 Largef click OK。（注：非常薄的结构，因此为小应变 ）。 dynecm2
2、v-OJIhiid:Structure:图3-1流体-固体结构示意图、目的1. 掌握流固耦合作用FSI在Adina-AUI中的操作过程。2. 掌握用伸缩比例因子画流固耦合模型。3. 定义弓丨导点 (leader-follower points )。、定义模型主控数据1. 定义标题：选Control f Heading 乍敲入标题 exe03: Fluid flow over a flexible structure in a channel, ADINA in put ”f and click OK。2. FSI分析：在右边Analysis Type区选FSI按钮。3. 主控自由度选Contr
3、ol f Degrees of Freedom f 不选 X-Translation, X-Rotation, Y-Rotation andZ-Rotation 按钮 f and click OK。三、力学模型1. 柔性结构建立模型1) .柔性结构几何模型坐标点如表3-1，几何结构如图3-2所示。 其几何面见表3-2所示。 选Define Points图标按表3-1输入几何点坐标 click OK .rLlL3(not driNwn祐 scale)SI “P2 - P31j2柔性结构图3-2几何模型几何点X1X2X3坐标系130.02515.00230.00.00330.050.00表3-1
4、模型几何点坐标 选 Define Surfaces 图标 设置 TYPE 为 Vertex click OK(如图 3-2所示)表3-2由几何点建立几何面点 P 面、P1P2P3P4112312) .施加固定边界条件和流-固边界条件 .图3-2中，在L2线上施加固定约束，其过程可用Adina-AUI完成。 .流-固边界，选 Model f Boundary Conditions f FSIBoundary f add FSI boundary number 1f 在表中头两行敲入流固边界线编号1和3 and click OK。3) .定义材料特性弹性模量1.0 x 106(dyne/cm2)，
5、泊松比0.3。(线弹性问题) 选Model f Materials f Elastic_lsotropic f add material 1, 设置弹性 模量 1.0E6 f 泊松比 0.3 and click OK .4) .定义单元和单元划分(1). 2-D实体单元，此问题属平面应变问题。B图3-3结构网格Element group :选 Meshing f Element Groups f 增加单 元组号 1f 设置 the Type to 2-D Solid f 设置 the ElementSub-Type to Plane Stain and click OK.(2).网格密度划分所
6、有点设置均匀密度： .Choose Meshing宀Mesh DensityLine宀选线编号1宀设置划分为5段宀在表中第一行敲入线编号3宀and click OK . .选 Mesh Surface 图标宀设置 Number of Nodes per Element”为 9,选择Triangular Surfaces Treated as Degenerate” 按钮 t在表中第一行敲入面编号1宀click OK .(如图3-3所示)。 .用伸缩比例因子显示网格模型，选Modify Meshplot 图标tclick the View 按钮t设置X伸缩比例为100.0 t在对话框中click
7、 OK两次(结果如图3-3所示)。5) .保存结果选 Data File/Solution 图标,敲入文件名 exe03_at不选 Run ADINA 按钮 t click Save。2. 流体建立模型(Adina-F)1) .在菜单中选 New t 建立一个新的 ADINA-IN 数据库。2) .从模块下拉式菜单中选ADINA-F。3) .设置FSI分析：在右边的分析类型中选定FSI选项。4) .流体假设：选 Model t Flow Assumptions t 设置 Flow Dimensions 为2D (在 YZ 平面)t设置the Default Upwinding Type 为 F
8、inite Element t 去掉 includes Heat Transfer选项 tand click OK。5) .时间步长和时间函数：垂直入口分20步计算。 .选 Control tTime Step t在表中第一行敲入 20t click OK。 .选 Control tTime Function t 编辑表 3-3tclick OK。6) .流体几何模型建立 坐标点如表3-4，几何结构如图3-4所示。timevalue0.00.020.00.04表3-3时间函数几何点X1X2X3150040230.025403040450015530.02515601575000830.0509
9、3001000表3-4模型几何点坐标P3L6PfiL5S2P2PiLILILS4 LlljL8SJPIO LI2 P9 PSL9n(没有按比例化)图3-4流体几何模型选Define Points图标t按表3-4敲入坐标数据 tclick OK 3ADI软件教学实例编辑，EY IzhCAD, 年鸟月01日选Define Surfaces图标宀设置TYPE为Vertex宀 按表3-5建立几何面 宀click OK （如图3-4所示）表3-5由几何点建立几何面点P面S'、P1P2P3P41125422365345874561093) .定义材料特性选 Model t Materials 宀
10、Constant 宀 add material 1 宀 设置速度 Viscosity 为 1.7E-4 宀设置 Density 为 0.001 t and click OK。4）.定义边界条件和载荷.壁面边界条件：在上下壁上施加无滑移选 Model t Special Boundary ConditionsWall。在Line#表中头四行分别敲入壁面线编号流固耦合边界条件（FSI）:选 Model t Special Boundary ConditionstFluid Structure In terface,且确保 Fluid-Structure Bou ndary壁面线编号8 and 13
11、 t Click OK。(n o-slip)壁面边界条件。t add special bou ndary con diti on 1 t检查类型为1, 5, 9 and 12 tClick OK。add special boundary condition 2t Type to为1。在Line#表中头两行分别敲入#ADI软件教学实例编辑，EY IzhCAD, 年鸟月01日#ADI软件教学实例编辑，EY IzhCAD, 年鸟月01日 .载荷：在隧道入口施加垂直载荷选 Apply Load 图标 t设置 Load Type t Normal Traction , 并在右边 Load Number
12、field按 Define.按钮 t add Normal Traction 1,设置 Magnitude 为 1.0 t and click OK。在 ApplyUsual Boundary Conditions/Loads对话框表的头两行 Site#分别敲入线编号6和11t click OKNUKMAL TRACTQhlT 2000#ADI软件教学实例编辑，EY IzhCAD, 年鸟月01日#ADI软件教学实例编辑，EY IzhCAD, 年鸟月01日ftC图3-5模型载荷及其边界条件图3-6模型几何面网格划分5）.定义流体导向关系为了保持好的网格质量，需要几何点2跟随几何点5沿隧道壁面移动
13、。选Meshing f ALE Mesh Constraints f Leader-Follower。在表的第一行设置 Label # to 1，设置 Leader Point # to 5 f 设置 Follower Point # to 2 f and click OK。6）.定义网格单元 选 Meshing f Element Groups f add element group 1 f 确保单元类型为 2-D Fluid f 设置 Element Sub-Type 为 Planar and click OK 。 选Meshing f Mesh Density f Surface f 每
14、个面划分的段数如表3-6所示 f and click OK（如图3-6所示）。表3-6由几何面划分段数Puvuv面（数）（数）（比率）（比率）150114.01.025110.251.035064.01.04560.251.0注： 在图-中沿柔性结构有 6个流体单元，在图3 -中只有5个固体单元，而且流体单元为3 -节点线性单元，固体单元为9-节点四边形单元。 网格划分：选 Mesh Surface图标f在表中头四行分别敲入面积编号1,2, 3, 4f click OK。7）保存结果选 Data File/Solution 图标,敲入文件名 exe03f 不选 Run ADINA-F 按钮 f
15、 click Save5ADI软件教学实例编辑，EY IzhCAD, 年鸟月01日6ADI软件教学实例编辑，EY IzhCAD, 年鸟月01日四、运行ADINA-FSI和其后处理1.运行 ADINA-FSI选 Solution f Run ADINA-FSI f 选 exeo3_f文件，然后按住 Ctrl建选择 exe03_a文件 f click Start。2.后处理 ADINA-PLOT .从模块菜单中选ADINA-PLOT ; .从主菜单中打开数据结果文件，调入后处理文件exe03_f.por和 exe03_a.por。其处理结果如图 3-7所示。注： 图3 7中，在结构上面的垂直单元
16、边界仍然保持垂直，因为在几何点5和2直 接定义了导向关系。 .速度矢量：选 Model Outline 宀Load Plot图标显示载荷 f Quick Vector Plot 图标（AUI 同时显示流体速度和结构应力）f Modify Vector Plot 图标 f 确保 Eleme nt Vector Qua ntity 为 Stressf 选 Delete 按钮f click Yes f click Can cel or Close （如图3-8所示）。 .压力场：选Clear Vector Plot 图标f Quick Bandplot 图标（AUI同时显示流体压力和结构等效应力）f
17、 Modify Bandplot 图标 f 确保 Band Plot Variable 为（Stress:EFFECTIVE_STRESS ） f Delete 按钮 f click Yes f Cancel or Close（如图 3-9 所示）。图3-7移动网格一二二二 TH 二图3-8流体速度矢量分部PSEKfifiEC NORMAL TFKnCWT«E-»»MQCAJ. PRES5LREt 0.040X10.030X1a,awi0.01QMa.DOWD-n.osgu图3-9压力场分布VUUlhlUU* l:也博LVNIkAJM*可用按 Previous T
18、imestep， Next 步的结果。Timestep,First Timestep and La7ADI软件教学实例编辑，EY IzhCAD, 年鸟月01日8ADI软件教学实例编辑，EY IzhCAD, 年鸟月01日 .画结构移动：只显示ADINA固体模型f click Clear 图标宀 Display Zone 图标 t选ADINA f and click OK。f Click Show Original Mesh图标（显示原始网格）。选 Display f Reaction f Use Default f 确保 Reaction Quantity 为 Reaction f and cl
19、ick OK （如图 3-10所 示）。 .列表显示：列最大位移从 FE Model （不是 Module!） 选 ADINA 选 List f Extreme Values_Zone f 设置变量 Variable 1 为（Displaceme nt:Y-DISPLACEMENT）f 设置 Variable 2 为TilME 2£>.na（Displaceme nt:Z-DISPLACEMENT 点1上分布为6.61976和 201244图3-10反力和变形图flEACTKMl FPMEZOJM!-»,0)f and click Apply。将显示最大 y、z位移在节 Click Cancel关闭对话框。#