1、流固耦合是指即计算流体也计算固体的仿真,本篇为单向耦合,先计算流体,再将流场的压力给固体表面。
2、拓扑优化是结构优化的最神奇的一支,拓扑是指物体的形状形态变化的数学分支,本篇为简单的拓扑优化, 计算能否给机翼减重,即翼肋该如何打减重孔。 3、分析的目的是为了更好的设计,本篇中使用profili、ug、pw、workbench软件, 完成从初步选型,分析,优化的流程,仅验证流程可否实现。 4、本篇没有实际工程意义,实际工程会复杂问题简单化,而本篇是简单问题脑残化QAQ。 5、附 结果图1:流线动图 结果图2:(打孔)优化过程动图 结果图3:优化后的翼肋形变动图 |
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最新喜欢王WZJ_97
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飞行棋狂魔
发布于2016-10-01 23:30
沙发F
问题描述:
简述版:航模机翼的翼肋在低速下怎样减重。 抽象理想版:naca2412翼型在30m/s的速度下,使用雪弗板(PVC泡沫)材料,如何减重。 整体流程如下: 1、profile 选择航模常见翼型; 2、ug中绘制外流场面,并用pw绘制外流场; 3、搭建workbench框架,并使用cfx模块计算外流场; 4、DM模块中绘制翼肋,并使用拓扑优化; 5、根据优化结果,重新建模,并进行静力学分析; 6、循环第五步;%%即根据分析结果再修改模型,再分析,直至合格 7、结果对比。 |
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飞行棋狂魔
发布于2016-10-01 23:32
板凳F
1、profile 选择航模常见翼型
查阅资料,选择低速常用翼型naca2412。 (该软件使用流程请参考“日常学习练手——低速情况下前掠翼与后掠翼的区别”) |
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飞行棋狂魔
发布于2016-10-01 23:59
地板F
2、ug中绘制外流场面,并用pw绘制外流场%%(具体可参考“低速情况下前掠翼与后掠翼的区别”)
1、导入ug中后绘制外流场; 2、插入->曲线->矩形;%%矩形大小是9m*4m; 3、插入->曲面->有界平面,选择矩形和翼型;%%这是外流场部分 4、重复上一步,只选择翼型;%%这是翼肋部分 5、如结果图1:ug建模,导出为igs格式。 pw部分,(具体可参考“10Ma二维锥体流场分析”) 1、导入pw,求解器设置为fluent,维度选择二维; 2、设置翼肋维度为180,长边维度为40,短边为20; 3、选择非结构网格,create->assemble special->domain,先选外框,保存,再选择翼肋,保存并生成; 4、求解网格,设置边界衰减为0.9,设置5层边界层; 5、设置入口、出口、壁面边界条件,设置为流体域,如结果图2:外流网格; 6、设置网格方向为右手坐标系,保存,并生成cas文件。 |
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飞行棋狂魔
发布于2016-10-02 00:30
4楼F
3、搭建workbench框架,并使用cfx模块计算外流场
搭建workbench过程如下: 1、打开workbench后,tools->options->appearance,勾选beta options; 2、找到toolbox->component->geometry,左键点住不放,拖到右侧绿框; 3、找到toolbox->component->cfx,左键点住不放,拖到geometry右侧; 4、找到toolbox->analysis systems->shape optimization(beta),拖到cfx右侧; 5、左键点住geometry下的DM不放,拖到shape optimization(beta)的DM; 6、左键点住cfx下的solution不放,拖到shape optimization(beta)的setup,如结果图1。 使用cfx计算: 1、导入cas文件,并设置2D网格为Planar(平面),拉伸距离1(即1毫米); 2、材料为Air at 25°C,无浮力,绝热模型,温度25°C,sst湍流模型; 3、速度入口为30米每秒,静压出口为1atm,翼型为无滑移壁面,其余两个面为对称边界条件; 4、均高精度模式,激进的时间步,时间因子为20,残差0.00001; 5、网格自适应,压力梯度,最大步数为2,每20次一步; 6、关闭setup,打开solution,双精度模式求解; 7、打开post查看压力、流速分布和流线图,如结果图2、3。 |
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飞行棋狂魔
发布于2016-10-02 01:16
5楼F
4、DM模块中绘制翼肋,并使用拓扑优化
DM建模: 1、导入ug图; 2、Extrude,选择导入平面,方向为垂直平面的z轴,depth为0.001m ,Generate;%%(即拉伸1mm) 3、create->Primitives->Cylinder,圆心坐标(0.06,0.004,0),轴(0,0,0.001), 半径0.003m, operation->cut materical,Generate; 4、设置part->Fluid/Solid为Solid,保存,如图1:原始翼肋。 shape optimization模块: 1、双击engineering data,点击Engineer Data Sources->Composite Material(复合材料), 在Outline of Composite Materials窗口找到PVC Foam(60kg m^-3), 点击旁边的+,材料添加结束,关闭Engineering Data; 2、选择geometry下的物体,设置Assignment为PVC Foam(60kg m^-3); 3、Outline中的Mesh->Sizing->Size Function,设置为Curvature ->Max Face Size,设置为0.002m 导航条中的Mesh->Mesh Control->Sizing,选择翼面,Element Size为0.001m, ->Sizing,选择圆环,Element Size为0.001m 导航条中的Mesh->Update,网格绘制结束,如图2:网格; 4、点击Outline中的Shape Optimization, 导航条中Environment->Inertial->Standard Earth Gravity->Direction,本例设置为-Y ->Supports->Fixed Support,选择圆柱面,即固定圆柱面; 点击Outline中的Imported Load,导航条中Environment->Imported Loads->Pressure, geometry选择翼面,CFD surface选择之前设置好的壁面; 边界条件设置结束; 5、点击Outline中的Shape Finder,Target Reduction(目标减少量)设置为百分之六十; 6、求解过程,点击导航条中的Solve(求解),需要几分钟到十几分钟。 7、结果如图3:优化结果图 。 |
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飞行棋狂魔
发布于2016-10-02 03:12
6楼F
5、根据优化结果,重新建模,并进行静力学分析
首次重新建模: 1、将shape Optimization的结果图片截取,使用格式工厂转变图片格式为TIFF; 2、ug->视图->可视化->光栅图像->指定TIFF图片,选择之前的TIFF; 3、首次建模,结果如图1:重建模型1-光栅与草图; 4、拉伸1mm,结果如图2:重建模型1,保存。 添加静力学分析模块,如图3:优化的workbench框架。%%(可参考第三步‘搭建workbench框架’) 静力学分析: 1、(右键点击)Static Structural->Geometry , Import Geometry->Browse,选择重建模型1; 2、双击Static Structural->Model,打开静力学模块; 3、Outline中的geometry下的物体,设置Assignment为PVC Foam(60kg m^-3); 4、Outline中的Mesh->Sizing->Size Function,设置为Proximity and Curvature, ->Mix Face Size,->Mix Size,都设置为0.001m; 导航条中的Mesh->Mesh Control->Method,选择翼肋,->Methed->Tetrahedrons, ->Sizing,选择所有面(除两侧面),->Element Size为0.001m; 导航条中的Mesh->Update,网格绘制结束; 5、点击Outline中的Static Structural, 导航条中Environment->Inertial->Standard Earth Gravity->Direction,本例设置为-Y ->Supports->Fixed Support,选择圆柱面,即固定圆柱面; 点击Outline中的Imported Load,导航条中Environment->Imported Loads->Pressure, geometry选择翼面,CFD surface选择之前设置好的壁面; 6、点击Outline中的Solution, 导航条中Solution->Strain->Equivalent,Solution->Stress->Equivalent; 点击导航条中的Solve(求解)。 |
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飞行棋狂魔
发布于2016-10-02 17:41
7楼F
6、循环第五步
步骤与第五步完全相同,重点在依据分析结果改图,主要思路如下: 1、图中不应该有锐角存在,一定要倒角或画圆; 2、变形大的地方应注意加厚或加支撑等; 3、美观很重要,太丑的模型结果基本很糟; 4、也可以对重建的模型进行拓扑优化,可参考第四步‘DM模块中绘制翼肋,并使用拓扑优化’; 5、注意材料的特性,如果实在没救就换材料; 6、很多地方可参考使用桁架结构。 |
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飞行棋狂魔
发布于2016-10-02 18:11
8楼F
7、结果对比(均使用真实比例)
图1:原始模型的形变量分布 图2:原始模型的应力分布 图3:优化模型的形变量分布 图4:优化模型的应力分布 原始模型的最大形变量0.00067126m,最大应力为550910Pa; 优化模型的最大形变量0.00066762m,最大应力为3078900Pa; 原始模型的质量为0.30633g,优化模型的质量为0.23134g。 总结: 1、降低了百分之二十五的质量; 2、质量和强度是矛盾的,减小质量就会降低强度。 3、在矛盾中合理的舍取才是工科的真谛0v0。 |
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法式油炸薯条
发布于2016-10-07 13:00
9楼F
话说cfx怎么做这种二维仿真,表示不太会弄
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飞行棋狂魔
发布于2016-10-07 19:57
10楼F
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法式油炸薯条
发布于2016-10-07 21:18
11楼F
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飞行棋狂魔
发布于2016-10-10 12:13
12楼F
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笑来
发布于2017-09-13 16:48
13楼F
看完回个帖,学习学习
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河上小木
发布于2018-04-17 14:10
14楼F
请问在shape optimization中的CFD surface的定义是什么?
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兰若,公主魂
发布于2020-05-02 19:46
15楼F
这模型玩得贼六啊。
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