流固耦合模态分析的典型事例

小狗猫

我用论坛上AaronSpark大侠提供的考虑流固耦合求解模态分析典型实例：

这是一个流固耦合模态分析的典型事例，采用ANSYS/MECHANICAL可以完成。处理过程中需要注意以下几个方面的问题：
1、单元的选择；
2、流体材料模式；
3、流固耦合关系的定义；
4、模态提取方法。

一实例，水箱采用SHELL63单元，水箱中的水采用FLUID30单元，以下即为整个流固耦合模态计算的命令流文件：
length=1
width=0.6
height=0.8
/prep7
et,1,63
et,2,30 !选用FLUID30单元，用于流固耦合问题
r,1,0.01
mp,ex,1,2e11
mp,nuxy,1,0.3
mp,dens,1,7800
mp,dens,2,1000 !定义Acoustics材料来描述流体材料-水
mp,sonc,2,1400
mp,mu,2,
!
block,,length,,width,,height
esize,0.1
mshkey,1
!
type,1
mat,1
real,1
asel,u,loc,y,width
amesh,all
alls
!
type,2
mat,2
vmesh,all
fini

/solu
antype,2
modopt,unsym,10 !非对称模态提取方法处理流固耦合问题
eqslv,front
mxpand,10,,,1
nsel,s,loc,x,
nsel,a,loc,x,length
nsel,r,loc,y
d,all,,,,,,ux,uy,uz,
nsel,s,loc,y,width,
d,all,pres,0
alls
asel,u,loc,y,width,
sfa,all,,fsi !定义流固耦合界面
alls
solv
fini

/post1
set,first
plnsol.u,sum,2,1
fini

我得出的结果是：
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 29.195 1 1 1
2 0.0000 1 1 1
3 33.202 1 2 2
4 0.0000 1 2 2
5 37.598 1 3 3
6 0.0000 1 3 3
7 44.592 1 4 4
8 0.0000 1 4 4
9 47.917 1 5 5
10 0.0000 1 5 5
11 88.015 1 6 6
12 0.0000 1 6 6
13 88.565 1 7 7
14 0.0000 1 7 7
15 97.133 1 8 8
16 0.0000 1 8 8
17 109.49 1 9 9
18 0.0000 1 9 9
19 109.81 1 10 10
20 0.0000 1 10 10
为了比较我还计算了水箱不装水的情况，（水箱体模型的建立和约束与上面的相同，只是把流体部分去掉），计算结果是：
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 45.108 1 1 1
2 52.591 1 2 2
3 68.922 1 3 3
4 76.373 1 4 4
5 91.398 1 5 5
6 126.49 1 6 6
7 140.43 1 7 7
8 152.15 1 8 8
9 156.77 1 9 9
10 160.79 1 10 10
我想请问：
1。水箱装水时，怎么计算结果中有0频率啊？其中不等于0的频率是水箱体的频率么？
2。水箱不装水时的结果和装水时的相差怎么这么大啊？还是我理解错了么？
企盼指教

songshubo

hao

欧阳中华

很高兴能看到这样的例题。问题是在：

1、单元的选择；
2、流体材料模式；
3、流固耦合关系的定义；
4、模态提取方法。

楼主是如何考虑和处理的，计算网格和计算结果能贴上来看看... ...

流体固体耦合振动分析时，选用的特征值求解器不是常规的求解结构的求解器，特征值表示也应该有所差别，也就是含特征值虚部和实部，第一个为一阶频率的虚部，第二个为一阶的实部，...，由于问题是求固有频率所以实部为零是对的。

再有流体和没有流体往往频率会相差一倍，因为流体的附加质量量级基本和结构质量量级相当。

小狗猫

在这里面怎么贴入图啊 ！！！我不会

小狗猫

请问欧阳中华前辈,

对于我上面流固耦合的结果，有实部和虚部，那么结构的固有频率就是实部么？

小狗猫

结构选用shell63，材料为
mp,ex,1,2e11
mp,nuxy,1,0.3
mp,dens,1,7800
分网格：


流体选用fluid30，
材料为mp,dens,2,1000
mp,sonc,2,1400
mp,mu,2,

小狗猫

结构选用shell63，材料为
mp,ex,1,2e11
mp,nuxy,1,0.3
mp,dens,1,7800
分网格：


流体选用fluid30，
材料为mp,dens,2,1000
mp,sonc,2,1400
mp,mu,2,
分网格为：



整体为：



计算结果为：

yejet

这种说法有什么根据吗？还是经验？

wj9984

我按照你写的原程序导入到ansys中，模态分析不能运行，是不是你传上来的这段程序哪个地方有错误啊？

欧阳中华

根据经验，流体会使结构的固有频率降低将近一半，也就是感觉附加质量增加1-0.8的量级，这里指的是加筋单面浸水结构，再做理论分析时可以将这个做个结果正确与否的粗略参考... ...

掌心

你好，我做毕业论文时遇到了难题，恳请指教。题目是：淹没管道振动特性，要用ANSYS进行模态分析，管道的内部是原油，外部是海水，请问这个问题应该怎么解决啊？
谢谢！

jbryant

同上,和楼上筒子的问题类似.盼答复
282373115

sizhiyuan2008

谢谢

yejet

原帖由 掌心 于 2006-6-12 10:01 发表
你好，我做毕业论文时遇到了难题，恳请指教。题目是：淹没管道振动特性，要用ANSYS进行模态分析，管道的内部是原油，外部是海水，请问这个问题应该怎么解决啊？
谢谢！

可以考虑采用Morison方程来描述流体的动力效应

ivy840528

借鉴了一下你的分析方法，谢谢。