Инженерные программы: Собственные разработки и решения

Инженерные программы:
Собственные разработки

Инженерные программы:
Трансфер технологий

Измерительные приборы и
оборудование

ГлавнаяИнженерные программы: Собственные разработки и решения

FSI - Решение задач взаимодействия жидкости и конструкций

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.

FSI: взаимодействие FlowVision и Abaqus через модуль MPM

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.

Явная процедура сопряжения FlowVision и Abaqus

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.

Примерами задач взаимодействия жидкости и конструкций, решенных с помощью нового продукта FSI являются:

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.
Применение технологии FSI при расчете наземной антенны спутниковой связи
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...
Моделирование сильного взаимодействия между жидкостью и конструкцией в авиационных приложениях
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 работы уплотнения с помощью FS
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.
Анализ акустического шума автомобильной шины
Моделирование работы эластичного уплотнения двери автомобиля. Моделирование работы эластичного уплотнения двери автомобиля
Моделирование течения и расчёт тепловых напряжений в выпускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания. Моделирование течения и расчёт тепловых напряжений в выпускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания

Вернуться к началу страницы

© ТЕСИС>, сайты: www.tesis.com.ru (тесис.рф); www.flowvision.ru; www.fv-tech.com
Тел./факс: +7(495) 612-4422, 612-4262, info@tesis.com.ru, написать письмо, подписаться на новости
Политика конфиденциальности

Главный офис: 127083, Россия, Москва, ул. Юннатов, дом 18, 7-й этаж, оф.705, схема проезда
Представительство: 603093, Нижний Новгород, ул.Печерский съезд, д.18, офис 29