Fluid-Structure Interaction (FSI) làm việc như thế nào và tại sao lại quan trọng?

  • 2022-03-21 ---

  • là gì?

    () dịch là tương tác chất lưu-kết cấu hay đôi khi là tương tác chất lỏng-chất rắn. Nó là tương tác của dòng chảy chất lưu với một kết cấu rắn.

    Hãy nghĩ đến một cơn gió giật làm quay cánh tuabin, vỏ thuyền trong điều kiện gợn sóng hoặc không khí lao qua bảng điều khiển phía trước của một chiếc ô tô F1. Bất cứ đâu chất lưu và kết cấu gặp nhau, xảy ra.

    Ansys Fluent và Ansys Mechanical có thể ghép nối (coupled) để mô phỏng tương tác chất lưu-kết cấu, giống như lá cờ Ansys đang bay trong gió.

    có thể tác động lên hiệu năng và thiết kế sản phẩm như thế nào?

    Việc hiểu là rất quan trọng đối với thiết kế nhiều sản phẩm. Không tính đến tác động của chất lưu lên chất rắn hoặc ngược lại có thể dẫn đến đánh giá quá cao hoặc quá thấp hiệu năng sản phẩm.

    Vì thế, thiết kế sản phẩm cuối có thể dẫn đến kết quả không như ý và không ngờ, từ tiếng ồn khó chịu cho đến sản phẩm lỗi hoàn toàn.

    Dù bạn đang thiết kế một cây cầu, máy bay hoặc động cơ tubin khí, hiểu được tương tác của chất lưu và kết cấu tác động như thế nào dự án của bạn đòi hỏi một lời giải dự đoán chính xác và tích hợp cả hai hành vi.

    Những ứng dụng của

    Thiết kế máy bay: khi máy bay bay, dòng khí chảy bao quanh cánh làm cho cánh biến dạng (do đó làm thay đổi dòng chảy không khí, càng làm cánh thay đổi hơn). Giải quyết trong thiết kế cánh làm tăng đáng kể hiệu suất khí động học của máy bay.

    Mô phỏng dòng chảy của máu: Mô hình hóa dòng chảy của máu: Để đánh giá tác động của các mạch máu bị tắc nghẽn trong chứng phình động mạch, tính đến mức độ ảnh hưởng của huyết áp và vận tốc dòng chảy đến khả năng co giãn và thay đổi kích thước của mạch.

    Dự đoán âm thanh: Khi dòng không khí chảy qua một chiếc ô tô, các bề mặt như nắp cabo xe và các gương bên có thể rung động và phát xạ âm thanh vào bên trong. Bằng cách giải quyết các này, các kỹ sư có thể điều chỉnh thiết kế để giảm tiếng ồn và tăng sự thoải mái cho hành khách.

    Vai trò của mô phỏng đa trường vật lý trong

    Trước khi có cơ hội xâm phạm sản phẩm của bạn, bạn có thể dự đoán và ngăn chặn nó thông qua mô phỏng đa vật lý.

    Ví dụ: nếu bạn muốn xem sự thay đổi mà rối và áp suất có thể ảnh hưởng như thế nào đến tính toàn vẹn của tuabin thủy điện, phân tích của bạn sẽ bao gồm dữ liệu được cung cấp bởi cả mô phỏng Ansys Fluent và Ansys Mechanical.

    Khi được sử dụng độc lập, những mô phỏng này sẽ kể cho bạn nghe từng câu chuyện một. Nhưng khi được tích hợp thông qua Ansys Workbench, bạn sẽ thấy dự đoán chính xác nhất về cách hai vật lý tác động lên nhau.

    Workbench tự động trao đổi dữ liệu giữa các bộ giải mô phỏng, mang đến cho bạn một không gian làm việc liền mạch để từ đó điều hướng.

    Công nghệ ánh xạ lưới tiên tiến trong Workbench đảm bảo dữ liệu được chuyển sang chính xác từ tính toán động lực học chất lưu () sang phân tích phần tử hữu hạn () và ngược lại mà không cần nhập dữ liệu theo cách thủ công, viết mã hoặc trao đổi tệp dữ liệu.

    Việc giảm đầu vào thủ công này làm giảm đáng kể lỗi do bạn thiết lập mô phỏng , kéo và thả và mọi thứ được chuyển vào một không gian.

    Bạn cần mô phỏng 1 chiều hay 2 chiều?

    Các cách tiếp cận mô hình hóa có thể khác nhau tùy thuộc vào mức độ kết hợp vật lý giữa chất lỏng và chất rắn và mức độ trung thực cần thiết.

    Đối với các ứng dụng liên quan đến chuyển động vật rắn tuyệt đối và truyền nhiệt liên hợp, các biến dạng có thể được bỏ qua và vấn đề có thể được giải quyết một cách hiệu quả hoàn toàn trong bộ giải .

    Khi ứng suất và biến dạng phải được tính đến, các mô phỏng chất lỏng và kết cấu được ghép nối để truyền dữ liệu giữa các bộ giải cho mô phỏng một chiều hoặc hai chiều.

    Nội dung liên quan: Các nguyên tắc cơ bản của chia lưới FEA cho phân tích kết cấu

    Cách thực hiện mô phỏng 1 chiều

    Mô phỏng một chiều được thực hiện dễ dàng trong Workbench bằng cách liên kết trực tiếp các mô phỏng của bạn. Điều này được thực hiện thông qua một tác vụ kéo và thả đơn giản để tự động kết nối các phần tử lời giải và hình học của mô phỏng của bạn.

                                                                           

    Cách thực hiện mô phỏng 2 chiều

    Mô phỏng hai chiều được thực hiện bằng cách liên kết mô phỏng của bạn với System Coupling.

    Video này tạo mô phỏng một chiều trong Fluent, sau đó chuyển thành mô phỏng hai chiều với Mechanical thông qua Workbench.

    Việc trao đổi dữ liệu hai chiều được thực hiện thông qua Workbench tạo ra một mô phỏng đồng thời và đơn giản.

                                                                           

    Sử dụng để dự đoán và ngăn chặn

    Mô phỏng giúp các kỹ sư ngăn ngừa hư hỏng có thể ảnh hưởng đến hiệu năng và dẫn đến sản phẩm sai hỏng bằng cách dự đoán các tương tác giữa dòng chất lỏng và kết cấu rắn.

    Để tìm hiểu thêm về mô phỏng , hãy truy cập Ansys Workbench và xem các tài nguyên liên quan sau:

    • Level Up 2.0 session – How to Simulate

    Bài viết liên quan

     


    - Làm ơn ghi rõ "Nguồn Advantech .,Jsc" hoặc "Theo www.advantech.vn" nếu bạn muốn phổ biến thông tin này