• UID60
  • 登录2018-04-08
  • 粉丝27
  • 发帖122
  • 科研点数9点
MT论坛理事会理事
Maker
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛认证学者
飞行棋狂魔 发布于2016-10-01 23:23
15/4580

日常学习练手—翼肋减重—流固耦合+拓扑优化(仅验证流程)

楼层直达
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
评分1条评分,MT币+501
看完回个贴呗,反正不要钱QAQ
  • UID60
  • 登录2018-04-08
  • 粉丝27
  • 发帖122
  • 科研点数9点
MT论坛理事会理事
Maker
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛认证学者
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。
看完回个贴呗,反正不要钱QAQ
  • UID60
  • 登录2018-04-08
  • 粉丝27
  • 发帖122
  • 科研点数9点
MT论坛理事会理事
Maker
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛认证学者
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”)
看完回个贴呗,反正不要钱QAQ
  • UID60
  • 登录2018-04-08
  • 粉丝27
  • 发帖122
  • 科研点数9点
MT论坛理事会理事
Maker
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛认证学者
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。
看完回个贴呗,反正不要钱QAQ
  • UID60
  • 登录2018-04-08
  • 粉丝27
  • 发帖122
  • 科研点数9点
MT论坛理事会理事
Maker
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛认证学者
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。

看完回个贴呗,反正不要钱QAQ
  • UID60
  • 登录2018-04-08
  • 粉丝27
  • 发帖122
  • 科研点数9点
MT论坛理事会理事
Maker
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛认证学者
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 。
看完回个贴呗,反正不要钱QAQ
  • UID60
  • 登录2018-04-08
  • 粉丝27
  • 发帖122
  • 科研点数9点
MT论坛理事会理事
Maker
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛认证学者
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)。
看完回个贴呗,反正不要钱QAQ
  • UID60
  • 登录2018-04-08
  • 粉丝27
  • 发帖122
  • 科研点数9点
MT论坛理事会理事
Maker
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛认证学者
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。
看完回个贴呗,反正不要钱QAQ
  • UID60
  • 登录2018-04-08
  • 粉丝27
  • 发帖122
  • 科研点数9点
MT论坛理事会理事
Maker
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛认证学者
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。
看完回个贴呗,反正不要钱QAQ
  • UID120
  • 登录2018-02-01
  • 粉丝22
  • 发帖63
  • 科研点数0点
MT论坛理事会理事
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
  • UID60
  • 登录2018-04-08
  • 粉丝27
  • 发帖122
  • 科研点数9点
MT论坛理事会理事
Maker
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛认证学者
飞行棋狂魔 发布于2016-10-07 19:57
10楼F
法式油炸薯条:话说cfx怎么做这种二维仿真,表示不太会弄回到原帖
cfx做的二维实质上是无限延长的三维...
fluent能做二维,所以设置成fluent的cas文件,然后导入cas文件的时候选项中有个设置二维模式,设置一下拉伸的长度,最后设置拉伸出来的两个平面均为对称面边界条件
当然也可以在画网格时将二维网格拉伸一下,只要将两个面设置为对称面边界条件即可
看完回个贴呗,反正不要钱QAQ
  • UID120
  • 登录2018-02-01
  • 粉丝22
  • 发帖63
  • 科研点数0点
MT论坛理事会理事
法式油炸薯条 发布于2016-10-07 21:18
11楼F
飞行棋狂魔:cfx做的二维实质上是无限延长的三维...
fluent能做二维,所以设置成fluent的cas文件,然后导入cas文件的时候选项中有个设置二维模式,设置一下拉伸的长度,最后设置拉伸出来的两个平面均为对称面边界条件
当然也可以在画网格时将...
回到原帖
画网格时怎么拉伸啊,还有一个问题就是result里怎么看一个面的质量流量
  • UID60
  • 登录2018-04-08
  • 粉丝27
  • 发帖122
  • 科研点数9点
MT论坛理事会理事
Maker
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛认证学者
飞行棋狂魔 发布于2016-10-10 12:13
12楼F
法式油炸薯条:画网格时怎么拉伸啊,还有一个问题就是result里怎么看一个面的质量流量回到原帖
那要看你用啥画网格软件了,软件都有这功能
后处理这个 百度吧 一大堆
看完回个贴呗,反正不要钱QAQ
  • UID1540
  • 登录2017-11-01
  • 粉丝2
  • 发帖13
  • 科研点数0点
笑来 发布于2017-09-13 16:48
13楼F
看完回个帖,学习学习
  • UID2140
  • 登录2018-04-17
  • 粉丝0
  • 发帖1
  • 科研点数0点
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?
  • UID881
  • 登录2020-11-23
  • 粉丝0
  • 发帖232
  • 科研点数0点
优异服役勋章
楼层建筑师奖章
论坛之星服役勋章
兰若,公主魂 发布于2020-05-02 19:46
15楼F
    这模型玩得贼六啊。
您需要登录后才可以回帖
发表回复

杩斿洖椤堕儴