软件说明
TCFD软件现已全面升级为TCAE软件,升级后软件包括TMESH、TCFD、TFEA等功能模块,在同一个软件界面中可以快速便捷的进行网格划分、流体仿真计算、结构强度仿真计算、流固耦合仿真计算及后处理等工作,能够大幅提升仿真分析工作效率。
下面将对采用TCAE进行的悬臂球体流固耦合计算案例进行介绍。
Beam-Ball 流固耦合分析
模型中将直径D = 30 cm的球体紧密固定在长L = 1m、直径D = 1 cm的梁(圆柱形杆)上,梁和球体的材料均为钢,该模型处于速度U=30米/秒的气流中。气流作用在梁-球系统上,梁发生弯曲。TCAE软件将分析确定梁的变形(梁的自由端,球固定处的位移),并得到应力分布情况。 基本参数如下:
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将Beam-ball模型文件导入TCAE软件中,进行网格划分及流固耦合仿真计算。所有的网格划分及仿真设置均在TCAE图形界面中完成。TCAE模拟工作流程是完全自动化的,在设置完网格参数、流体边界及结构模型约束、材料属性等条件后,可以一键启动全部仿真计算,并生成相应分析报告。 TCAE由不同的软件模块组成。数值模拟顺序如下:模型→CFD网格→FEA网格→CFD模拟→FSI→FEA模拟→报告。软件中TMESH模块创建适用于CFD和FEA的网格从而为仿真做准备。TCFD模块运行CFD模拟并输出CFD结果报告。TFEA模块进行FSI转换,运行FEA模拟,并输出FEA结果报告。由于模型为对称模型,仿真中采用一半模型进行计算。
CFD网格
流体域模型及网格情况如下:
FEA网格
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CFD数值模拟建立
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FEA数值模拟建立
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数值计算
进行网尺寸、流体仿真及结构仿真条件设置后,可以一键启动全部计算,软件将自动进行流体域、固体域网格划分,流体仿真计算,数据转换,结构仿真计算,结果处理及报告生成等工作。
结果对比
理论解 | TCAE数值结果 | |
更大变形[mm] | 26.60 | 27.75 |
更大应力[MPa] | 83.78 | 92.48 |
其中更大变形相差大约5%,更大应力相差约10%,具有较高的仿真精度,符合预期效果。 下图显示了变形的梁应力大小和位移大小(其中变形放大十倍,以更好地显示变形效果)。
可以看到通过TCAE进行流固耦合仿真分析,具有较高的分析精度,同时计算设置简单便捷,软件能够自动进行流体及结构仿真数据关联,降低流固耦合仿真应用门槛,提高仿真工作效率。