大家谁算过水下结构在流动的流体作用下的振动情况啊

stone3120 · 发表于 2010-12-9 20:23

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大家谁算过水下结构在流动的流体作用下的振动情况啊，求高手指点迷津。

jimee_lzj · 发表于 2010-12-9 21:44

需要从流固耦合角度考虑吗？是否有人做过呢？分享下

Seventy721 · 发表于 2010-12-11 14:17

我做过。你要问什么？

stone3120 · 发表于 2010-12-11 17:30

回复 3 # Seventy721 的帖子

我想问这个的大致流程，比如用到哪些软件，软件之间的数据传递等。能否给个例子呢。

Seventy721 · 发表于 2010-12-12 07:31

这个不好一概而论。楼主不妨说说你要做什么？工程或者课题背景介绍一下。

Seventy721 · 发表于 2010-12-12 09:29

大概上可以分为几种情况：

强耦合：需要同时解流场和固体响应；一般针对非常软的结构，比如血管壁，在实际工程问题中一般不采用。

弱耦合：分别计算流场和结构振动响应，流体提供激励，附加质量，阻尼，附加刚度等。条件是小变形，即固体振动对流体域的几何形状基本无影响。另外振动的速度要远低于流体中的声速。附加质量和附加刚度需要建模计算，具体问题建模的方法不同。

不耦合：附加质量，附加刚度可以忽略不计，则流体只提供激励和阻尼。

不知道楼主的应用属于哪种？

stone3120 · 发表于 2010-12-12 09:56

回复 6 # Seventy721 的帖子

我想算的是水下薄壳板的流致振动，

Seventy721 · 发表于 2010-12-12 12:13

板的材料是什么？厚度？

stone3120 · 发表于 2010-12-12 12:16

回复 8 # Seventy721 的帖子

钢板，算厚度是1mm-10mm之间变化，算完振动想算下振动对板厚的灵敏度

Seventy721 · 发表于 2010-12-12 12:23

板尺寸呢，多大？方板？

Seventy721 · 发表于 2010-12-12 12:37

我觉得你这个情况可以属于第二种（弱耦合）。你的流场是怎样的？

stone3120 · 发表于 2010-12-12 14:04

回复 11 # Seventy721 的帖子

2M*1M，流场平行于板面长度方向流过，板中间有0.1*0.1*0.1的陷落腔

Seventy721 · 发表于 2010-12-12 15:56

可以考虑用fluent解流场，求板上面的压力分布。可以用LES或者DES，不可压缩流体，pressure based，瞬态求解器，2次精度。如果模型不大，可以把板上所有节点的压力都保存下来然后当作外力施加到板的有限元模型上。附加质量和附加刚度可以参考板壳在平行流体中的近似模型。阻尼可以试验测得。这是比较粗糙的办法。只适用于低流速，没有fluid-elastic instability发生的情况。

稍微改进一点的方法是，附加质量和附加刚度用更好的模型求解。可以用解析解，但解析解一般只对规则几何形状可行，比如光滑连续旋转体，不规则形状的很难求。附加质量也可以用有限元数值解，但是需要自己编程序，没有现成软件可用。

要真正解强耦合，需要用fluent的UDF。交替求解流场和板的响应。但是板的有限元程序需要嵌到UDF中。我不太清楚能不能在UDF中启动其它应用程序，比如nastran。或者你可以试试CFX。CFX可以做耦合问题。求解强耦合问题的方法已经很多，但是实际工程中应用很少，主要是计算量、收敛性和计算精度的问题。

仅供参考，希望有用。

Seventy721 · 发表于 2010-12-12 16:05

再补充一点：压力分布的求解可以采用上面说的办法，也可以采用更传统的方法。传统方法是做试验在多点上测量板上的边界层压力(boundary layer wall pressure)，然后建立压力分布模型（Frequency-Wavenumber distribution, PSD, CSD）。类似也可以在流体的数值模型里设置多个检测点记录压力。这样数据量小得多，对大模型（百万网格以上）有用。

Seventy721 · 发表于 2010-12-12 16:11

你的情况，板的中间有空腔，如果流速够高，会有instability发生。来自两种情况：第一种是薄板在平行流体作用下的fluid-elasticity 失稳；第二种是空腔边缘的shedding和空腔固有频率的共振。楼主在着手建模之前最好多阅读些文献，弄清楚问题的机理，才好对症下药。

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