桥梁抗风性能仿真解读Word格式文档下载.docx
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打开CFD-ACE,其工作界面如下图所示:
图2CFD-ACE软件工作界面
其主要分为菜单区、实体(域)显示区域、设置面板、操作对象选择区等四个部分。
1.菜单区
File、Edit、View、Units、Tool、Windows分别为基本操作的操作菜单。
为文件打开、存储、撤销快捷按钮。
为控制模型显示方式的选项按钮,其中可选择模型的可视角度、透明度、阴影等。
为CFD-ACE计算过程中对计算仿真过程或者结果操作的按钮。
其功能有时时观察收敛曲线、打开与其关联的CFD-VIEW软件等。
图2.1.1菜单区工作界面
2.实体(域)显示区域
图2.2.1实体(域)显示区域
其操作方式主要为鼠标操作,其中鼠标左键功能为拖动,鼠标右键功能为旋转,滚轮功能为放大。
同时可以通过此区域进行操作对象的选择。
3.操作对象区域
此区域为操作对象选择区域,方便对其进行选择,选择后,被选部分会在实体显示区域显示。
然后进行相关操作。
图2.3.1操作对象选择区域
4.设置面板
设置面板如下图所示,其主要作用是设置各工况下的计算设置,从而进行合理的仿真计算。
图2.4.1设置面板
三、计算实例设置方法
下面开始介绍上述计算实例的计算设置方法。
设置过程大致流程为:
在实体显示区域或者对象区域选择对象,然后在设置面板完成设置,最后进行计算。
其具体步骤如下。
1、打开CFD-ACE软件,读取此实例中的模型文件。
操作:
点击File菜单--->
选择open--->
打开相应文件,或者直接点击
图3.1.1打开open
图3.1.2选择打开文件
图3.1.3打开文件后的界面
2、选择设置面板中的PT选项,其结果如图3.2.1。
图3.2.1PT设置版面
PT(problemtype)为问题类型设置面板,跟据特定的仿真实例选择相应的计算模块,进而求解。
其中,Flow为流体动力学模块;
HeatTransfer为传热辐射模块;
Turbulence为湍流模块;
Chemistry/Mixing(chem)为化学模块;
Radiation(Rad)为辐射模块;
Spray为喷雾/颗粒模块;
FreeSurfaces(VOF)为自由液面模块;
Two-Fluid(Fluid2)为两相流模块;
Stress为结构动力学模块;
GridDeformation为网格形变模块;
Plasma为等离子体模块;
Electric为电模块;
Magnetic为电磁模块。
根据不同的问题,需要选择相应的计算模块进行求解,针对本算例我们用到了Flow流体动力学模块、Turbulence湍流模块、Stress为结构动力学模块,所以需要的操作时在此三个模块前面打勾选中,如图3.2.1所示。
3、选择设置面板中的MO选项,其结果如图3.3.1。
图3.3.1MO设置面板
MO(modeloption)为模型选项,主要设置相关模型的参数,根据前面PT设置中所选的模块,此算例的MO中会出现shared、flow、turb和stress四个设置分类,如图3.3.1所示。
3.1shared设置
shared为公共参数设置,可设置描述收敛的标题名称,时间参数等。
图3.3.1.1时间参数设置
如图3.3.1.1所示,此为时间参数的设置,若算例为瞬态,则需要加上时间参数,则需要在transientconditions中的timedependence选择transient。
然后出现下图3.3.1.2所示菜单。
图3.3.1.2时间参数设置版面
其中在No.ofsteps中加入迭代计算步数,在TimeStep中输入时间单位的时间长度。
3.2Flow设置
Flow为模型的流体设置,其设置面板如图3.3.2.1所示。
图3.3.2.1Flow设置面板
针对此计算案例,只需在Flow设置面板中的ReferencePressure中输入算例模型中实际环境的表面大气压力,其为一个atm,故输入100000。
其余则不选择。
3.3Turb设置
图3.3.3.1为Turb设置面板
Turb设置中主要选择湍流模型,和Wall的功能。
其中TurbulenceModel中有如下模型选择,按照算例的计算理论,我们需选择K-Epsilon湍流模型计算。
图3.3.3.2TurbulenceModel菜单
WallFunction中,我们选择StandardWall,如图3.3.3.3所示。
图3.3.3.3WallFunction菜单
3.4Stress设置
图3.3.4.1Stress面板
根据本算例计算理论,Analysis应选择Linear,ElementOrder选择First。
如下图所示。
图3.3.4.2Analysis菜单
图3.3.4.3ElementOrder菜单
4、选择设置面板中的VC选项
图3.4.1VC设置面板
VC(volumeconditions)为体/域设置,主要针对不同域中流体、湍流、应力以及自身属性进行设置。
VCSettingMode中菜单如图3.4.1所示,针对此算例,我们只需要对算例中三个域的Properties和Stress进行设置。
4.1Properties设置
首先选择Properties,然后点击三个域进行设置。
点击选中其中的一个域。
然后右键单击,则出现以下菜单,
通过此菜单可进行相关基本操作,如给不同的域进行命名等操作,点击Proterties,则又会出现以下窗口,点击OK则完成操作。
同时,VC设置版面则会出现你选择域的Properties设置:
我们选择的2号和3号域,在本案例中,2号和3号域同为空气流体域,所以将两个域同时设置,设置其Properties设置为Fluid,将FluidSubtype设置为Gas。
Material中的PropertySources中可从软件数据库中选择,也可以用户自定义,这里我们选择数据库选择,即ImportFromDatabase。
GasMaterialName从数据库选择Air,如下图所示。
当设置好流域属性后,则会出现流体的物理和流体参数,如果不符合算例要求,用户可进行修改,如下图所示。
viscosity为粘性
对于1号域,其设置同理如下图所示。
4.2Stress设置
由于应力模块在本算例中只在1号域的桥梁实体中体现,所以只需进行设置1号域中的Stress部分。
选择VCSettingMode中的Stress,然后选中一号域,则出现以下设置面板。
activatestress激活压力
5、选择设置面板中的BC选项
BC(boundaryconditions)为边界条件设置,主要设置计算边界的参数。
针对本算例需要设置以下五个部分:
入口、出口、桥体、边界、固定点。
针对对象选择区域元素较多,所以我们首先应该将其进行分类,分为入口、出口、桥体、边界、固定点五个部分。
首先选择同类元素,然后点击按钮进行打包归类,如下图所示。
打包后为:
5.1入口设置
模型中入口示意图如下图所示:
在对象区选择入口对象,然后转入到BC设置面板,如下图所示。
BCSettingMode中选择General。
由于是入口设置,所以针对入口则设置BCType设置为Inlet。
入口的参数设置分为两部分,分别为Flow流体和Turb湍流。
5.1.1入口Flow设置
主要分为三个部分:
压力参数设置、温度参数设置、入口流速设置。
压力设置如图:
温度参数设置如图:
摄氏度=卡尔文-273.1526.85
根据入口处实际流速分别向xyz三个坐标系进行投影,将三个方向的速度分量进行设置。
每个方向上可具体选择速度的类型,可以设置恒定风,梯度风、脉动风或者根据计算实际情况进行相应的用户设定。
如下图所示:
5.1.2入口Turb设置
根据该算例选择使用的湍流模型(k-epsilon),设置以下参数。
kineticenergy湍流动能
dissiptationrate耗散率:
湍流能量通过分子粘滞作用转换为热能的速率。
白天对流典型值为0.01到0.001,夜间则为0.0001到0.000001
5.2出口设置
出口示意图如下:
选择出口对象,然后将其BCType设置为Outlet。
同时由于为出口设置,其出口速度以及湍流参数都对本算例计算结果无影响,所以都设置为0,具体设置如下图所示。
5.3边界设置
边界为3号域最外延除去入口和出口的部分,如下图红色部分所示:
选择边界,然后将BCType设置为Wall,由于靠近边界处的流体可忽略不计,所以不进行相应的参数设置。
其设置都保持默认。
5.4桥实体设置
桥实体如上图所示部分,选中后其BC设置面板如图所示,BCSettingMode设置为General,BCType设置为Interface。
5.4.1Flow和Turb设置
由于是桥实体,所以其Flow以及Turb菜单无需设置。
5.4.2Stress设置
在SubType中选择Load,将AppliedPressure选中,同时选中ImplicitPressure和ImplicitShearStress,如上图所示。
5.5Interface设置
Interface是指2号域和3号域之间的接触面,如图所示为红色立方六面体表面。
由于其为两种大小网格的过渡面,不是实际的计算边界,所以不需要做任何设置。
只需将其选中,将其BCType设置为Interface。
5.6桥梁固定部分的设置
根据本算例实际情况,桥梁中有几个部分为固定点,即在风场中其形变、位移、挠度等都不会随着风流体的加载作用而改变,所以需要对这部分进行特殊设置。
选中固定部分,将其BCType选择为Interface。
其Flow和Turb部分设置原理和操作与桥实体设置相同:
Stress设置如下图所示,SubType选择PrescribedDisplacement,根据本算例要求,需要固定三个维度上位移,所以将FixedX-Displacement、FixedY-Displacement、FixedZ-Displacement选中,同时用户可根据实际情况设置特殊大小的位移,填入DeltaXYZ中的数值中。
6、选择设置面板中的IC选项
IC(initialconditions)
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