震惊!网壳结构不用建实体也可以做3D数值风洞模拟了
永无止境111
2023年06月02日 09:59:18
来自于MIDAS
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1 背景 最近在整理薄板边界(Thin Wall)功能时,突然意识到,好像可以用到建筑风洞分析中。 以往做大跨网壳结构(或膜结构)风场分析时,如果是开放的网壳, 都要先将网壳转换为带厚度的实体,然后再在流体域中差集掉结构实体。 这里就有两个难点:一是网壳一般都是 面 几何建的模型,要想


1 背景

最近在整理薄板边界(Thin Wall)功能时,突然意识到,好像可以用到建筑风洞分析中。


以往做大跨网壳结构(或膜结构)风场分析时,如果是开放的网壳, 都要先将网壳转换为带厚度的实体,然后再在流体域中差集掉结构实体。


这里就有两个难点:一是网壳一般都是 几何建的模型,要想 转换面为实体 ,目前只有几个专门的CAD软件可以做,例如SolidWorks,而常见的通用仿真CAE软件基本都不能处理;二是遇到复杂的网壳,在流体域差集结构的时候也会经常失败。


处理完几何后,更大的难度在于,板壳的厚度对于整个流体域来说尺寸是在太小,如想要获得较为良好的网格质量,必须划分 足够细的网格 。这就导致模型的单元数量特别庞大。


薄板边界(Thin wall) 就解决了以上所有问题。配合实体网格划分的 <内部面> 功能,就可以在流体域网格中留下板壳的几何特征。

总结一下有以下几个 优点

1、无需将面转换为实体;

2、无需在流体域中差集掉结构部分;

3、流体域内网格质量良好。


接下来以一个典型的大跨网壳(膜)结构带大家熟悉该方法。

     
分析条件      


2 操作步骤

step.1 分析设置

       
分析设置        

step.2 定义材料

       
流体材料:空气        

    step.3 定义属性

           
    CFD 3D属性        

      step.4 导入几何模型

             
      导入模型并检查尺寸        

        step.5 定义局部尺寸

               
        定义局部加密尺寸        

          step.6 划分网格

                 
          先划分加密区域        
                 
          流体域是耦合的,需要合并节点        
                 
          划分剩余区域        
                 
          检查网格→内部区域有网壳结构(膜结构)的特征        
                 
          检查节点耦合性        

          step.7 CFD边界——入口

          关于风速剖面更多详细定义,请参阅文章 CFD|风速廓线分析

                 
          定义风速剖面        

          step.8 CFD边界——出口

                 
          大气出口,静压为0        

          step.9 CFD边界——壁面

                 
          大气边界切向速度无阻碍        
                 
          地面可设置“无滑移”或“无因次距离”壁面        

          step.10 CFD边界——薄壁板(Thin wall)

                 
          选择网壳结构“面几何”即可        

          step.11 定义分析工况

                 
          定义分析工况,并自定义关心的结果        
                 
          分析过程的收敛曲线        

          step.12 查看结果

                 
          定义修剪平面,方便查看结果        
                 
          速度云图结果        
                 
          压力云图,有明显的正压和负压        
                 
          膜结构上下表面的正负压        
               
          负压区风压系数      
               
          正压区风压系数      

          查看流线图
               
          流线图      

          免费打赏
          阿巅2019
          2023年06月22日 10:49:01
          2楼

          顶一个,感谢楼主,谢谢楼主分享,先来试一试!

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          天地不言
          2023年06月30日 09:01:31
          3楼

          感谢楼主的分享,风洞试验数值模拟分析可以作为参考,权威性谁来评判是个问题,大家更多的是关注数据的可靠性从而影响结构安全。

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