单一重力场下,流体在含刚性柱容器中运动的流固耦合模拟

本文介绍在一个刚性的容器中,存在一根刚性柱,数值模拟研究在重力场作用下,水由初始状态于容器一端,向容器另一端流动的情况,并受到容器中刚性柱的干扰,数值模拟结构如图所示:

attachments-2020-06-GU1v7AJF5ee2ea19a51d5.png

模型的单位系统如下:kg, m, s, N, Pa, N-m(kilogram, meter, second, Newton, Pascal, Newton-meter)。

另外需要注意的是,由于 K 文件中使用了部分比较新的关键字,在老版本的 LS DYNA 求解器中,可能存在关键字格式错误的提示信息,解决方式是使用比较新的求解器版本。

1. 求解文件

计算案例的求解 K 文件如下,不包含节点和单元数据,完整的求解 K 文件,可以通过连接获取。

$# LS-DYNA keyword file created by James M. Kennedy - KBS2 Inc. - March 2020
$#
$# units are kg, m, s, N, Pa, N-m
$# (kilogram, meter, second, Newton, Pascal, Newton-meter)
$#
*keyword
*TITLE
$# title
ALE - Wave-Structure Interaction
$
*CONTROL_ALE
$#     dct      nadv      meth      afac      bfac      cfac      dfac      efac
        -1         1         1      -1.0       0.0       0.0       0.0       0.0
$#   start       end     aafac     vfact    vlimit       ebc      pref   nsidebc
       0.0 1.0000E20       1.0 1.0000E-6         0         0       0.0         0
$#    ncpl      nbkt    imascl    checkr    beamin   mmgpref    pdfimx   dtmufac
         1        50         0       0.0       0.0         0       0.0       0.0
$# optimpp    ialedr    bndflx    minmas
         0         0         0 1.0000E-5
*CONTROL_ENERGY
$#    hgen      rwen    slnten     rylen     irgen
         2         2         2         2         2
*CONTROL_TERMINATION
$#  endtim    endcyc     dtmin    endeng    endmas     nosol
       4.0         0       0.0       0.0 1.00000E8         0
*CONTROL_TIMESTEP
$#  dtinit    tssfac      isdo    tslimt     dt2ms      lctm     erode     ms1st
       0.0      0.70         0       0.0       0.0         0         0         0
$#  dt2msf   dt2mslc     imscl    unused    unused     rmscl    unused      ihdo
       0.0         0         0                           0.0                   0
$
*DATABASE_FSI
$#      dt    binary
     0.001         1
$#dbfsi_id       sid   sidtype
       101         4         1
*DATABASE_GLSTAT
$#      dt    binary      lcur     ioopt
     0.001         0         0         1
*DATABASE_MATSUM
$#      dt    binary      lcur     ioopt
     0.001         0         0         1
*DATABASE_BINARY_d3plot
$#      dt      lcdt      Beam     npltc    psetid
     0.040         0         0         0         0
$#   ioopt      rate    cutoff    window      type      pset
         0       0.0       0.0       0.0         0         0
$
*PART
Air
$#     pid     secid       mid     eosid      hgid      grav    adpopt      tmid
         1         1         1         0         1         0         0         0
*SECTION_SOLID_TITLE
Air
$#   secid    elform       aet
         1        11         0
*MAT_VACUUM_TITLE
Air
$      mid        ro     
         1
*Hourglass_TITLE
Air
$#    hgid       ihq        qm       ibq        q1        q2        qb        qw
         1         1  1.00E-06
$
*PART
Water
$#     pid     secid       mid     eosid      hgid      grav    adpopt      tmid
         2         2         2         2         2         0         0         0
*SECTION_SOLID_TITLE
Water
$#   secid    elform       aet
         2        11         0
*MAT_NULL_TITLE
Water
$      mid        ro        pc        mu     terod     cerod        ym        pr
         2    998.21  -50000.0       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0
*EOS_MURNAGHAN_TITLE
Water
$#   eosid     gamma        k0        v0  
         2       7.0  150000.0       0.0
*Hourglass_TITLE
Water
$#    hgid       ihq        qm       ibq        q1        q2        qb        qw
         2         1 1.0000E-6
$
*PART
Column, rigid, fixed
$#     pid     secid       mid     eosid      hgid      grav    adpopt      tmid
         4         4         4         0         0         0         0         0
*SECTION_SOLID_TITLE
Rigid column
$#   secid    elform       aet
         4         1         0
*MAT_RIGID_TITLE
Rigid column
$#     mid        ro         e        pr         n    couple         m     Alias
         4     100.0     2.0E4      0.25       0.0       0.0       0.0
$#     cmo      con1      con2    
       1.0         7         7
$#lco / a1        a2        a3        v1        v2        v3  
       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0
$
*LOAD_BODY_Z
$#    lcid        sf    lciddr        xc        yc        zc       cid
         1      9.81         0       0.0       0.0       0.0         0
*DEFINE_CURVE_TITLE
Gravity
$#    lcid      sidr       sfa       sfo      offa      offo    dattyp     lcint
         1         0       0.0       0.0       0.0       0.0         0         0
$#                a1                  o1
                 0.0                 0.0
               0.050                 1.0
               100.0                 1.0
$
*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP
$#     sid    idtype
         1         1 Air
         2         1 Water
*SET_MULTI-MATERIAL_GROUP_LIST
$#  ammsid
       101
$# ammgid1
         1
*SET_MULTI-MATERIAL_GROUP_LIST
$#  ammsid
       102
$# ammgid1
         2
*CONSTRAINED_Lagrange_IN_SOLID_TITLE
         1 Column-to-Air
$#   slave    master     sstyp     mstyp     nquad     ctype     direc     mcoup
         4         1         1         1         4         4         2      -102
$#   start       end      pfac      fric    frcmin      norm   normtyp      damp
       0.0 1.0000E20       0.1       0.0       0.5         0         0       0.0
$#       k      hmin      hmax     ileak     pleak   lcidpor     nvent    iblock      
       0.0       0.0       0.0         0       0.1         0         0         0
$#   boxid   ipenchk   intforc   ialesof    lagmul    pfacmm      thkf
         0         0         0         0       0.0         0       0.0
*CONSTRAINED_Lagrange_IN_SOLID_TITLE
         2 Column-to-Water
$#   slave    master     sstyp     mstyp     nquad     ctype     direc     mcoup
         4         2         1         1         4         4         2      -102
$#   start       end      pfac      fric    frcmin      norm   normtyp      damp
       0.0 1.0000E20       0.1       0.0       0.5         0         0       0.0
$#       k      hmin      hmax     ileak     pleak   lcidpor     nvent    iblock 
       0.0       0.0       0.0         0       0.1         0         0         0
$#   boxid   ipenchk   intforc   ialesof    lagmul    pfacmm      thkf
         0         0         0         0       0.0         0       0.0
$
*CONSTRAINED_GLOBAL
$# ALE - global boundary constraint planes
$#      tc        rc       dir         x         y         z       tol
         1         0         1       0.0       0.0       0.0       0.0
         1         0         1      1.60       0.0       0.0       0.0
         2         0         2       0.0       0.0       0.0       0.0
         2         0         2       0.0      0.61       0.0       0.0
         3         0         3       0.0       0.0       0.0       0.0
$
*END

2. 关键字解读

本案例中使用到的关键字如下:

  • 发表于 · 2020.06.12 10:24 · 阅读 · 679

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