基于LS-DYNA-ICFD法计算圆柱绕流特性 （经典流固耦合问题分析）

基于LS-DYNA-ICFD法计算圆柱绕流特性 （经典流固耦合问题分析）

 

1、背景及意义

  圆柱绕流问题是经典的流体力学问题。在流体力学的领域，圆柱绕流属于一个经典问题和研究的热点。圆柱绕流可以作为许多工程问题中的简单模型进行模拟研究，进一步让其在实际工作中发挥作用如：海底管道、大型烟囱、飞机机翼ｍ等，所以针对于圆柱绕流流动特性的分析的重要性不言而喻。在工业生产过程中，圆柱绕流问题也很常见，如海水海底输油管道周围的流动、热交换器管束熔化的工作流体等。与此同时，针对所有可能产生流体绕流的设备，柱体下游的旋涡规律性的脱落，这些都会促使柱体产生多个方向的振动，增加柱体的

疲劳程度，严重时会损坏整个结构的稳定性，因此展开圆柱绕流流动特性的研究对实际工程具有重要的指导意义。

 

2 ICFD实现不可压缩流体求解 （流固耦合）

自动网格划分

流体与结构相互作用

 

3、计算模型建立

实现步骤：

（1）3D模型的处理

（2）自动生成网格

（3）边界条件的设置

（4）后处理

 

4 具体操作

(1)    有限元模型建立

(2)    网格划分，生成mesh element单元

(3)    定义ICFD_SECTION

(4)    定义材料*MAT 不可压缩流体

(5)    给part赋予材料属性

(6)    定义边界条件

Part1为流体流入速度

Part2为流体出口压力为0

Part5为无滑移边界条件

（7）定义输出和控制文件

*ICFD_CONTROL_TIME

*ICFD_CONTROL_OUTPUT

 

 

5  计算结果后处理

 

6 总结

 

  本文主要是利用LS-DYNA中的ICFD算法求解不可压流体问题，求解问题虽然是经典的圆柱扰流问题，但是其中全过程的设置比较复杂，包括单元part的划分，材料属性的赋予、边界条件的设置等，都关系到最后是否能够成功应用ICFD方法。

 

  利用该算法可以求解更多的不可压流体动力学问题。