FSI-流固耦合

FSI——模拟真实的物理世界 魏随利 副总裁魏随利 副总裁 Tel：13911725721 E-mail:wei@hikeytech.com 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 报告内容 流固耦合的背景• 流固耦合的背景 • 基于MpCCI的流固耦合平台基于MpCCI的流固耦合平台 • MpCCI的工程应用 • MpCCI的技术优势 流固耦合的背景——计算机性能提高流固耦合的背景 计算机性能提高 • 为什么今天花1万元钱买的PC机 比1980年花1000• 为什么今天花1万元钱买的PC机，比1980年花1000 万元买的计算机具有更高的性能？ 集成电路制造技术到目前为止仍然遵守着摩尔定律– 集成电路制造技术到目前为止仍然遵守着摩尔定律， 专家预计可以持续发展到2015年 – 计算机设计技术的创新在20世纪80年代以后对计算机计算机设计技术的创新在20世纪80年代以后对计算机 性能以每年50%以上的速度增长贡献巨大。 > 流固耦合的背景 有限元技术的发展流固耦合的背景——有限元技术的发展 国际上早在20世纪在50年代末 60年代初就投入大量的• 国际上早在20世纪在50年代末、60年代初就投入大量的 人力和物力开发具有强大功能的有限元 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 程序。如 NASTRAN、INFOLYTICA、ABQUS、ADINA、ANSYS、Q BERSAFE、BOSOR、COSMOS、ELAS、MARC等 • 有限元软件广泛应用于结构、电磁、声学等领域 流固耦合的背景 CFD技术的发展流固耦合的背景——CFD技术的发展 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 即计算流体力学方法 近年来 计算机• CFD方法，即计算流体力学方法，近年来，计算机 性能的不断提高为CFD进行复杂流场的数值模拟提 供了广阔的前景 CFD已经从航空 航天 汽车等供了广阔的前景，CFD已经从航空、航天、汽车等 领域扩展到消费品领域。 流固耦合的背景 迫切的工程需求流固耦合的背景——迫切的工程需求 1903年 在W i ht兄弟成功的双翼机首次成功飞行前9天 Ｌ l 教授的• 1903年，在Wright 兄弟成功的双翼机首次成功飞行前9天，Ｌangely教授的 单翼机因扭转刚度不足而产生静气弹发散，机翼断裂坠入Potomac河中。 • 在第一次世界大战中，Handely Page双引擎轰炸机因平尾发生剧烈颤振而 坠毁坠毁 • 1940年，刚建成通车4个月的Tacoma大桥仅在18m/s的风速下发生颤振而坍 塌 • 1991年7月 台湾的IDF飞机在进行低空跨音速试飞时 飞行员拉杆引起襟• 1991年7月，台湾的IDF飞机在进行低空跨音速试飞时，飞行员拉杆引起襟 翼振动，随后右平尾发生断裂，导致飞机坠海 • 1992年，一架F22因发生颤振而坠毁 • 1997年，一架F117战斗机因操纵面颤振而坠毁• 1997年， 架F117战斗机因操纵面颤振而坠毁。 流固耦合的发展（一）流固耦合的发展（ ） • 根据飞行器气动弹性设计的需要 出现了• 根据飞行器气动弹性设计的需要，出现了 了基于平板载荷假设和二元机翼理论的气 动弹性方法 通过解析法解决困扰飞行器动弹性方法。通过解析法解决困扰飞行器 气弹问题 • 但仍存在以下问题： 仅仅使用于特定翼型– 仅仅使用于特定翼型 – 仅适合于亚音速和超音速 – 精度不满足要求 流固耦合的发展（二）流固耦合的发展（二） 直接FSI耦合 在直接FSI耦合求解的办法中 流体方程和结• 直接FSI 耦合:在直接FSI 耦合求解的办法中，流体方程和结 构方程是组合起来在一个方程组（一个刚度阵）中处理的 ，线性化和求解使用Newton‐Raphson 迭代算法。直接FSI ，线性化和求解使用 p 迭代算法 直接 耦合为求解复杂的FSI 问题提供了强有力的算法，例如， 物理现象中的结构很“软”在轻微的压力下引起很大的变 形或高可压缩性流体冲击到结构的表面等非常复杂的问题形或高可压缩性流体冲击到结构的表面等非常复杂的问题 ，仍可由这种直接耦合的FSI 方式进行求解，而这些高频 、复杂的问题用迭代耦合的方法很可能会出现困难。 • 迭代FSI 耦合:流体方程和结构方程是分别连续求解的，各 自更新得到的信息提供给另一部分进行使用。迭代的方法 比直接计算占用的内存要小 因此可以用来求解大规模问比直接计算占用的内存要小，因此可以用来求解大规模问 题。 MpCCI 两场交叉求解的耦合解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 MpCCI——两场交叉求解的耦合解决方案 • 结构和流体方程 独立求解，互相独立求解，互相 交换边界条件 自动完成• MpCCI自动完成 耦合面上数据的 插值和传递插值和传递 MpCCI的工程应用 飞行器气动弹性模拟MpCCI的工程应用——飞行器气动弹性模拟 MpCCI的工程应用 涡轮叶片冷却MpCCI的工程应用——涡轮叶片冷却 MpCCI的工程应用 水套冷却（一）MpCCI的工程应用——水套冷却（ ） 290 000 C3 l (h f l i )• ~290,000 DC3D4 elements (heat transfer analysis) • Cast iron gas exhaust water flowflow MpCCI的工程应用 水套冷却（二）MpCCI的工程应用——水套冷却（二） ABAQUS FLUENT • Complex geometry • 530,000 tetrahedral cells MpCCI的工程应用 水套冷却（三）MpCCI的工程应用——水套冷却（三） Uncoupled analysisHotter Cooler ABAQUS-FLUENT analysis M CCI的工程应用 水套冷却（四）MpCCI的工程应用——水套冷却（四） ABAQUS-FLUENT analysisABAQUS-FLUENT analysis MpCCI优势之一 接口丰富MpCCI优势之 ——接口丰富 MpCCI优势之二 普适性MpCCI优势之二——普适性 • 基于MpCCI的流固耦合解决方案可以模拟从 自然对流到高超音速的问题自然对流到高超音速的问题 实际模拟的流固耦合问题问题多种多样• 实际模拟的流固耦合问题问题多种多样 – 可压缩流 – 不可压缩流不可压缩流 – 低速流 – 超音速 – 。。。 MpCCI优势之三 大变形问题MpCCI优势之三——大变形问题 • 基于MpCCI的流固耦合解决方案能够解决大 变形的问题变形的问题 流固耦合问题经常涉及到大位移和大变形– 流固耦合问题经常涉及到大位移和大变形 – 使用FLUENT和MpCCI耦合可以顺利地模拟大变形问题 G id M h– Grid Morpher MpCCI优势之四 非线性问题MpCCI优势之四——非线性问题 • 基于MpCCI的流固耦合解决方案能够解决高 度非线性的问题度非线性的问题 对于流固耦合效应很强的工况 结构的响应往往是高度非线性的– 对于流固耦合效应很强的工况，结构的响应往往是高度非线性的 – 以MpCCI为基础的流固耦合方案可以选择合适的FEM软件解决此类p 固耦 案 择 软件解决 问题 MpCCI优势之五 高效率的网络并行MpCCI优势之五——高效率的网络并行 基于 CC 的流固耦合解决方案能够在各种环境（如• 基于MpCCI的流固耦合解决方案能够在各种环境（如 Cluster）下实现并行计算 – 流固耦合的计算量远远大于单独流体或者单独固体的分析，对硬 件提出了很大的挑战 CCI采用Cli S 体系结构 客户机和服务器的通信采用– MpCCI采用Client‐Server体系结构，客户机和服务器的通信采用 TCP/IP协议，使得流固耦合可以运行于任何的主流计算机平台，以 及网络环境 客户端代码本身的并行仍然采用原有的并行机制– 客户端代码本身的并行仍然采用原有的并行机制 – 可以与WCCS和LSF等网格计算软件协同工作 MpCCI优势之六 时间异步MpCCI优势之六——时间异步 的流 耦合解决 案能够实 时间异步的流• 基于MpCCI的流固耦合解决方案能够实现时间异步的流固 耦合分析 – 对于流固耦合问题来说，流体和固体的响应时间往往相差很大 – CFD软件和FEM软件对分析时间步长也有不同的要求 – 基于MpCCI的流固耦合可以对流体和固体单独设定各自的时间步长