《solidworks正树问答500+ 》258,对风的流体分析(修正)
修正一个错误,或许碰到专家,早已经看到这么个笑话。也给自己一个教训:
有些二把刀所谓专家的言论,真不能全信,特别是像分析这样挺边沿的科学,有些货,懂几个专业词,就拿出来蒙人。
……
呵呵好像上面也是在说我自己。
修正内容:
本文并不是“流固耦合”,本文只是载荷传递。
流固耦合涉及到的是混合介质。(原本咱是有这概念的,竟然被一些牛b博误导)以往有过一点印象,多少对自己写的有些怀疑,就稍稍深入一点查询了一下。
做的产品,需要扛住12级的风,说流体,9成设计们就懵了,我也懵了,第一反应是能不能按照风压,当作静力学计算,后发现真不能这么搞。不能这么搞的主要原因是:
被风吹的玩意的形状非常严重的影响受力效果,专业点的词叫
空阻系数
关于空气阻力的理论计算公式,我就不写了,感兴趣的自己去查,也挺简单。
但理论计算公式,恐怕用处不大,因为空阻系数,虽然有个大约的约数,但形状是我们自己画的,我们根本没法了解其空阻系数的具体数值。
重点来了!!!我们Solidworks是有流体分析的,Flow simulation,搞这个好像跟玩一样
待续……
我这例子,其实也是现学现卖,知识来源于:
【CSWP】Solidworks flow simulation2013版
原文讲得已经很好了,例子也很优秀。
不过我是看了3遍,才自认了解了其中的重点步骤,它给了方式,给了操作,但并没有讲它的操作步骤是出于什么目的。
我这分析一遍,它全部步骤,到底是基于什么目的,基于什么理由。
自己做一个超简单的例子。
风流体分析思路:
1,流体分析,模拟计算零件对风的阻力
2,力学分析,根据阻力,计算零件在这个阻力的作用下的变形。
这两步,我再细化拆分一下:
1,流体分析的输入,是风,根据下面这个风力等级和风速的对照表
风力等级和风速的对照表
我们可能得到风速,空气的密度,我们知道是1.2kg/m^3
有速度,有密度,我们就知道,这是可以算出动量的,那你知道,我这个输入,是可以有一个输出力的。
那为什么还要做第2步的力学分析?
只要零件的形状固定,我不管这形状是塑料的,是金属的,是空心的,还是实心的,只要外形相同,它受力都是相同的,但受力造成的结果,却会根据零件本身的构成,有极大的不同。你一巴掌推一个18岁的青年,可能推不倒,但如果你一巴掌推的,是一个相同体格,80岁的老年,很有可能你得赔医药费了。
所以,第1步流体计算的输出,成了力学分析的输入。FEA载荷传递
传说中的牛逼词在Solidworks中,是这么诞生了。
开始操作:
我做了这么个模型,想知道这模型在风中,蓝色的杆的受力情况。请注意左下角的坐标系。
1,打开流体插件
2,向导,这内容我就不动了
3,选个单位,因为风力风速,风压对照表中,都是以米为单位的,所以我这也用米
4,如果你看过我们网站上的流体分析视频课程,可能都知道,那里面几乎都是分析内部流体,我们这做风,所以用外部流体做
PS:如果计算域你设置的比较大,可以当作内部流体,只是内部流体,你要给进出口的边界条件。
5,把空气添加到默认流体中
6,壁面,我也不动,因为不需要
7,这步是关键了,你想要哪个方向的风,你就在哪个坐标轴上填上风速,风速查我们上边给你贴出来的表
注意坐标系,这里的数值,你是可以用负数的,表示反方向的风
8,这样初始条件,就都设置完成了(因为我用的是2018,所以是没有网格设置的,这可设,但如果你读这篇内容,估计你新手,可能暂时不需要)
9,出来个大方框,这方框就是计算域了,流体分析,是把计算空间,切割成一个一个小单元,
你要是电脑足够牛鼻,那计算域大,肯定是好的,但域,并不是越大越精确,这就像徘徊于0线上下的,数值是逐渐波动,逐渐迭代,最终会趋于0。
当你域大到一定程度,继续扩大,毫无意义。那多大比较好???
这灌输一个我自己试出来的结果:
就是你模型中,最长的边的3倍,就够了。
比如:
这边长100。那我编辑计算域,就会像下边这样设置
PS:其实只有流向方向需要3倍,其他两个方向,貌似也不是那么重要
10,咱前边说了,流体得出的结果,目的是为了给静力学分析做输入,那我就得从流体分析中,得出一个给模型的输入数值。
既然咱想要用力,来衡量蓝杆的状况,那我就把流体分析的目标,设置为力,于是,右键目标-插入目标
这里有好多目标
由于我这模型是实心的,所以我插入全局目标,和插入表面目标,貌似没什么区别。
那就随便来一个全局目标
为啥?
因为表面目标我是要分析迎风面,那你看到了,我这个模型并没有区分迎风面和背风面,(如果你需要区分,那就用分割线,切开模型,把模型的迎风和背风拆开)
这我选力,其实有个力(X)就够了,为什么不是法向力(X),这问题也折磨了我一阵,网上查查法向力的定义,因为我这个题里面,就没有什么向心转圈之类的,
所以力(X)和法向力(X)是一样的,不服可以试一下,都选上吧。
11,开始运行
这里有个有用的信息,就是总网格数,如果你的电脑计算1万网格,要3分钟,那么这里显示3万网格,大约就要9分钟,你可以大约预估计算一遍的时间,
考虑一下要不要上个厕所什么的
12,运算完成后,你就可以从结果选项中,插入各种结果值,来提取你要的数据,常用的有切面图,流线轨迹,当然你目标值是最重要的
先看切面,我是这样选的
风速你就知道了。
13,看看流线轨迹
想要形象点,也可以用各类动画来处理
14,还是看目标值吧
我选了个力(X)和法向力(X),你是不是发现一模一样了。
到这,流体就算做完了。明天咱再做下一步
如果你也在研究SW的模拟,来我们Q群吧,SW技术:24728007
不知道现在还能用不?
拖了很久也没说把这做完,今天把这处理完吧。
模型也给弄丢了,重新做了一个,尺寸可能不太一样了,不过过程仍然是相同的。
当我把流体结果做完后,我们最终需要纸到杆子部分的受力情况。
工具-Flowsimulation--工具--将结果导出到simulation(哦,你别忘了加载simulation插件)
剩下的,就和做普通的静力分析几乎相同了,如果你不了解步骤,可以看这个
《solidworks正树问答500+ 》261,悬臂的力矩分析,以及为什么要用Solidworks做分析
不同于静力分析的是,载荷的加载
给外部载荷的时候,请注意,通常我们分析风对什么什么东西的影响,物体的重力还是挺重要的,(你都分析到风,这么个地步了~能不算重力的,应该少吧……)
所以我得给一个引力载荷
这里再插一句,如果你尝试流体分析的各种设置的时候,你发现,流体分析的时候,也是可以设置重力的,那时候的重力,我们并没有设置,为什么?
咱重温一下流体分析的设置
你看见没,它这是对流体自身的重力设置,通常,当你的流体密度比较大(啥叫比较大?咱就跟空气做比较,如果你流体是一些高密度流体你就加,不是就不加)
如果你觉着这玩意咱还是得严谨,那你就甭管它大不大,一律都加上,应该也错不了。
好,引力载荷咱加完了,再加流体载荷。
这里有个流动效应
这就是流体计算结果,加载后,是这样的
剩下的,就直接运行计算就得了。
结果怎样,你要是不知道怎么看,还是
《solidworks正树问答500+ 》261,悬臂的力矩分析,以及为什么要用Solidworks做分析
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