|
В последние годы сильно возрос интерес к решению сложных многодисциплинарных задач (задач мультифизики) требующих одновременного моделирования различных физических явлений с учетом их взаимного влияния друг на друга.
К такого рода задачам относятся задачи взаимодействия жидкости и конструкций (Fluid Structure Interaction), имеющие важное значение в различных отраслях промышленности и науки. Примерами таких задач являются:
- в авиации: аэрогидроупругость элементов конструкции, бафтинг и флаттер крыла летательных аппаратов или лопаток турбореактивных двигателей, взлет и посадка гидросамолетов с учетом поведения конструкции, аварийное приземление и приводнение вертолетов с использованием эластичных пневмобаллонов и многие другие задачи
- в судостроении: аэрогидродинамика судов на воздушной подушке с эластичными юбками или ограждениями, прочность конструкции корпусов скоростных судов при волновом ударе,
гидроупругость водометного движителя, в том числе, при щелевой кавитации, сход судна со стапелей в воду, падение грузов в воду
- в автомобильной и шинной промышленностях: аквапланирование колеса, моделирование работы эластичных уплотнений, динамические нагружение и деформация спойлеров и других выступающих частей, срабатывание автомобильной подушки безопасности и др.
- в двигателестроении, производстве турбомашин, ветряков: сопряженный теплообмен и термопрочность, деформация лопаток турбин и компрессоров потоком газа и центробежной силой, масляные уплотнения
- в строительстве: ветровая нагрузка на высотные здания и сооружения, прочность остекления и пр.
Для решения задач взаимодействия жидкости и конструкций компания ТЕСИС предлагает новый продукт - FSI, осуществляющий интеграцию прочностного программного комплекса
SIMULIA Abaqus и программы решения задач аэро-гидродинамики
FlowVision.
FSI позволяет моделировать взаимодействия жидкости и конструкций в нестационарной постановке, решать междисциплинарные задачи гидро- и аэроупругости,
в том числе, для 2-х фазной среды (вода + воздух), учитывать сильное и слабое взаимодействие между жидкостью и конструкцией, включая сопряженный теплообмен и термопрочность.
Интеграция Abaqus и FlowVision осуществляется на основе их прямого сопряжения. Двухстороннее пррямое сопряжение Abaqus - FlowVision позволяет отказаться от использования сторонних программ или промежуточных программных структур, таких, как MpCCI,
решающих задачу интерполирования решения с конечно-элементной (КЭ) сетки, использующейся в Abaqus, на конечно-объемную сетку, использующейся во FlowVision, и обратно.
При этом используется уникальная возможность программного комплекса FlowVision - автоматическая генерация конечно-объемной расчетной сетки
с подсеточным разрешением криволинейной границы расчетной области, образованной конечно-элементной сеткой.
Для сопряжения решений, генерируемых обоими программными комплексами, используется явный метод расщепления. В рамках этого метода весь процесс расчета разбивается на небольшие шаги по времени.
Программный комплекс Abaqus моделирует кинематику и деформацию конструкции в течении каждого такого шага по времени под воздействием нагрузки, полученной из программного комплекса FlowVision.
Перемещения узлов КЭ сетки, приходящие в FlowVision из Abaqus на каждом шаге по времени приводят к изменению области течения (конечно-объемной сетки) в FlowVision и вычислению новых гидродинамических характеристик течения.
Цикл расчетов и обменов информацией между Abaqus и FlowVision повторяется в течение всего процесса моделирования.
Преимуществом такого подхода является полностью консервативный перенос физических величин с одной сетки на другую и минимум ошибок аппроксимации.
Пользователю требуется сделать минимум действий для настройки совместного решения задачи как в Abaqus, так и во FlowVision.
Примеры решения задач взаимодействия жидкости и конструкций приведены ниже, дополнительные материалы -
здесь и здесь.
Применение технологии FSI при расчете наземной антенны спутниковой связи, pdf, 231КБ
ТЕСИС
Корректно определить суммарные ветровые нагрузки на рефлектор антенны и на элементы его конструкции возможно при применением технологии FSI (fluid-structure interaction).
Проведенное численное моделирование с использованием технологии FSI напряженно-деформированного состояния конструкции
при различных вариантах нагружения показало эффективность SIMULIA Abaqus и FlowVision HPC для решения инженерных задач подобного рода. |
 |
Моделирование сильного взаимодействия между жидкостью и конструкцией в авиационных приложениях, pdf: 407КБ
ТЕСИС (доклад на Седьмой Международной выставке и научной конференции по гидроавиации "Гидроавиасалон-2008", г.Геленджик)
Представлен подход к построению модели для численного моделирования динамики движения упругого тела (гидро-аэроупругость).
Подход основан на двухстороннем прямом сопряжении программы FlowVision (моделирование течения жидкости, нагрузок на элементы конструкции) и
программы Abaqus (мОделирование напряженно-деформированного состояния элементов конструкции и динамики движения упругой конструкции в целом).
Рассматривается приводнение вертолета с эластичными баллонетами. Внешние силы, действующие на упругие элементы конструкции – вес и гидродинамическая сила со стороны воды.
Методика позволяет получить полную информацию о физических процессах, как в части аэрогидродинамики летательного аппарата, так и о напряженно-деформированном состоянии конструкции и принимать решения на основе комплексного анализа...
|
|
Анализ задач взаимодействия «жидкость — конструкция» с использованием программных комплексов Abaqus и FlowVision, pdf, 220КБ
ТЕСИС
Подход к моделированию задач взаимодействия «жидкость — конструкция» (Fluid Structure Interaction, FSI) основан на двустороннем взаимодействии между прочностным кодом Abaqus
и аэрогидродинамическим кодом FlowVision.
Предложенное решение позволяет обеспечить двустороннюю передачу данных между Abaqus и FlowVision.
Точность аппроксимации уравнений сохраняется как в областях расчета динамики жидкости и прочности конструкции, так и на границе взаимодействия.
В качестве примера представлено моделирование работы манжетного уплотнения, находящегося на подвижном штоке.
|
|
Анализ акустического шума автомобильной шины при помощи программных комплексов LMS Virtual.Lab Acoustic, Abaqus и FlowVision, pdf: 125КБ
ТЕСИС
Рассмотрены основные механизмы генерации звука автомобильной шиной и подходы к его анализу с использованием современных программных комплексов инженерного анализа LMS Virtual.Lab Acoustic, Abaqus, FlowVision.
Показано, как при помощи программных комплексов Abaqus и FlowVision можно производить анализ и расчет источников аэродинамического звука и вибраций,
а в программном комплексе LMS Virtual.Lab Acoustic рассчитывать акустическое поле в окружающем пространстве, вызванное этими источниками.
|
 |
| Моделирование работы эластичного уплотнения двери автомобиля.
|
|
| Моделирование течения и расчёт тепловых напряжений в выпускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания.
|
|
Вернуться к началу страницы
|
