Star CCM +: DFBI laiva

Star Ccm Dfbi Boat

Star CCM + modelī DFBI (Dynamic Fluid Body Interaction) var izmantot, lai modelētu mijiedarbību starp cietajiem ķermeņiem un šķidrumiem. Tas var aprēķināt cieto ķermeņu piedzīvotos spēkus un momentus un simulēt stingru ķermeņu kustību mijiedarbībā ar šķidrumiem.
Turpmāk minētie simulācijas gadījumi galvenokārt tiek tulkoti no programmatūras Star CCM + lietotāja rokasgrāmatas faila, ar nelielām izmaiņām. Izmantotā programmatūras versija ir STAR-CCM + 2019.1 (14.02).

Modeļa un materiāla parametru iestatījumi

• 1. Sāciet programmatūru, nospiediet īsinājumtaustiņu Ctrl + N un pēc tam nospiediet taustiņu Enter, lai apstiprinātu, izveidotu jaunu simulāciju.
• 2. Importējiet režģa failu boat.ccm, kā parādīts tālāk norādītajās darbībās, un pēc tam saglabājiet simulāciju kā boat.sim. Lai apskatītu modeli, varat atvērt ģeometrijas ainu. Ņemot vērā modeļa simetriju, šķidruma domēns un laiva ir tikai puse, skatiet attēlu zemāk.

• 3. Atlasiet opciju continua -> Physics 1 -> Select models, kā parādīts zemāk.
  
• 4. Nospiediet opcijas sarkanajā lodziņā zemāk redzamajā attēlā, atlasiet kontinuuma fizisko modeli un pēc atlases pabeigšanas noklikšķiniet uz Aizvērt. Lai skatītu izvēlēto modeli, varat izvērst mezglu Physics 1 -> Models. Šajā simulācijā ir iesaistīti ūdens un gaisa nesēji, tāpēc tiek izvēlēts daudzfāžu plūsmas modelis, kā arī tiek izvēlēti VOF un VOF Waves modeļi, lai imitētu brīvās saskarnes un ūdens virsmas svārstības. Citus parasti izmanto plūsmas simulācijai.
  
  
• 5. Tā kā iepriekš izvēlēts daudzfāžu plūsmas modelis, ir jāizveido vairākas fāzes (ūdens un gaiss). Izvērsiet Continua -> Physics 1 -> Models -> Eulerian Multiphase, pēc tam ar peles labo pogu noklikšķiniet uz Eulerian Phases, noklikšķiniet uz New un zem Eulerian Phases izveidojiet mezglu ar nosaukumu Phase 1. 1. fāzi pārdēvējiet par ūdeni, kas nosaka ūdens fāzi.
  
  
• 6. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz opcijas Ūdens -> Modeļi, noklikšķiniet uz Atlasīt modeļus ... un pēc tam uznirstošajā dialoglodziņā vienreiz atlasiet Šķidrums un Pastāvīgs blīvums, skatiet nākamo attēlu.
  
  
• 7. Ūdens fāzes izveidošanai tiek izmantota tā pati metode, atšķirība ir tāda, ka, izvēloties modeļus, šķidruma vietā atlasiet Gāze. Pēc izveides pabeigšanas varat izvērsties, lai redzētu divfāžu šķidruma barotni. Šķidruma un gāzes noklusējuma vide ir ūdens un gaiss, tāpēc izmaiņas nav nepieciešamas.
• 8. Lai saglabātu simulāciju, noklikšķiniet uz pogas Saglabāt

Iestatiet 6-DOF kustības modeli

• 1. Izvērsiet mezglu Tool, zemāk atrodiet Motion mezglu, ar peles labo pogu noklikšķiniet uz Motion, atlasiet New un pēc tam noklikšķiniet uz opcijas DFBI Rotation and Translation, kā parādīts zemāk. Tad jūs varat redzēt, ka zem kustības ir pievienots DFBI rotācijas un tulkošanas mezgls.
  
  
• 2. Atgriezieties reģiona mezglā, izvērsiet Reģions -> Reģions_1 -> Fizikas vērtības, atlasiet Kustības specifikācija un rekvizītu Kustības opcijā mainiet sākotnējo Stacionāro uz DFBI pagriešanu un tulkošanu. Tad jūs varat to pievienot mezglu koka DFBI mezglam un pievienot Solved 6-DOF Solver un 6-DOF Motion mezglus.
  
  

Iestatiet kustīgā ķermeņa sākotnējo koordinātu sistēmu

• 1. Izvērsiet Tools -> Coordinate Systems -> Laboratory mezglu, ar peles labo pogu noklikšķiniet uz Local Coordinate Systems, atlasiet New -> Cartesian un noklikšķiniet.
  
• 2. Dialoglodziņā mainiet X un Y virzienu uz -1, kā parādīts zemāk. Pēc tam pārdēvējiet jaunizveidoto Dekarta karti par Sākotnējo kuģa orientāciju.
  
  

Izveidojiet 6-DOF kustības ķermeni

• 1. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz mezgla DFBI -> 6-DOF Bodies, atlasiet New Body -> 3D -> Continuum Body un pēc tam izveidojiet Body 1 mezglu un pārdēvējiet to par Boat.
  
  

  
  
  

• 2. Veiciet tālāk norādītās darbības, lai noteiktu seju, kas attēlo laivu
  

• 3. Iestatiet Laivas svaru un izlaišanas laiku attiecīgi uz 400kg un 0,5s
  

• 4. Izvērsiet Sākotnējās vērtības zem laivas, atlasiet inerces momentu, lai definētu tā inerces momentu kā [1000, 1000, 1000] kg-m ^ 2. Pēc tam nomainiet koordinātu sistēmas koordinātu sistēmu uz sākotnējo iepriekš izveidoto koordinātu sistēmu Sākotnējā kuģa orientācija un aktivizējiet opciju Use Mess of Mess.
  
  

  
  
  

• 5. Mainiet orientācijas un masas centra koordinātu sistēmu uz sākotnējo kuģa orientāciju
  
  

• 6. Sadaļā Boat atlasiet Free Motion mezglu, definējiet Laivas kustības režīmu un rekvizītos aktivizējiet opcijas Z Motion un Y Rotation.
  

• 7. Saglabājiet.

Definējiet VOF viļņus

• 1. Izvērsiet Continua -> Physics 1 -> Modeļi -> VOF Waves, ar peles labo pogu noklikšķiniet uz Waves, atlasiet New -> Fifth Order, zem Waves izveidojiet Fifth Order Vof Wave 1 mezglu, pārdēvējiet to par Head Wave
  
• 2. Modificējiet Head Wave īpašības, kā parādīts zemāk

Iestatiet sākotnējos nosacījumus

• 1. Atlasiet Continua -> Physics 1 -> Initial Conditions -> Volume Fraction un modificējiet atribūta Method vērtību Composite.
  
• 2. Modificējiet rekvizīta Ūdens metodi uz Field Function, pēc tam noklikšķiniet uz Select Function pa labi no Scalar Function, dialoglodziņā Water-Scalar Function meklējiet smagu, atlasiet opciju Heavy Fluid of Heavy Fluid of Head Wave un OK. Tādā pašā veidā iestatiet gaisa skalāro funkciju uz galvas viļņa gaismas šķidruma tilpuma daļu.
  
  
• 3. Līdzīga metode nosaka ātrumu un spiedienu attiecīgi uz galvas viļņa ātrumu un galvas viļņa hidrostatisko spiedienu
  
  

Iestatiet robežas nosacījumus

• 1. Robežnosacījumu iestatīšana ir nedaudz līdzīga sākotnējiem nosacījumiem. Atrodiet reģionu -> Reģions_1 -> Robežas -> ieplūde -> Fizikas apstākļi -> Ātruma specifikācijas mezgls un modificējiet metodi Komponenti
  
• 2. Atrodiet sākotnējos nosacījumus, kas iestatīti pirms Continua -> Physics 1 -> Initial Conditions -> Volume Fraction node, noklikšķiniet, lai atlasītu mezglu, un pēc tam nospiediet Ctrl + C vai noklikšķiniet ar peles labo pogu, lai atlasītu Copy, lai kopētu darbību, tāpēc iestatījumi iekšpusē tiek nokopēti arī.
  
• 3. Atgriezieties sadaļā Reģions -> Reģions_1 -> Robežas -> ieplūde -> Fizikas vērtības -> Tilpuma frakcijas mezgls un pēc tam nospiediet taustiņu kombināciju Ctrl + V vai ar peles labo pogu noklikšķiniet uz Ielīmēt, lai ielīmētu darbību, lai iepriekš kopētie iestatījumi būtu nokopēts šeit. Pēc tam iestatiet ātrumu uz galvas viļņa ātrumu.
  
  
  
• 4. Atlasiet mezglu Reģions -> Reģions_1 -> Robežas -> Spiediens -> Fizikas vērtību vērtības un iestatiet Spiediens uz Galvas viļņa hidrostatisko spiedienu. Skaļuma daļu var iestatīt pēc iepriekš minētās kopēšanas metodes.
  

Iestatiet risinātāja parametrus

• 1. Iestatiet laika soli uz 0,01 s
  
• 2. Iestatiet iekšējo iterācijas darbību skaitu uz 5 un maksimālo aprēķināto fizisko laiku - 2 s.
  
  

Daži pēcapstrādes iestatījumi

Izveidojiet bezmaksas saskarni

• 1. Vispirms atveriet ģeometrijas ainu, pēc tam ar peles labo pogu noklikšķiniet uz Derived Parts un atlasiet New Part -> Isosurface.
  
• 2. Atlasiet Skalārs kā Ūdens tilpuma daļa.
  
• 3. Izvērtība ir iestatīta uz 0,5, displeju var iestatīt, kā parādīts attēlā.
  
• 4. Pēc tam noklikšķiniet uz izveidot, lai pārdēvētu izveidoto Isosurface mezglu par Ūdens virsmu
  

Izveidojiet kolonnkarti bezmaksas interfeisam

• 1. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz Tools -> Colormaps, atlasiet New, izveidojiet jaunu lietotāju 1, pārdēvējiet to uz Water
  
• 2. Pielāgojiet krāsu tā, lai tā izskatītos zemāk redzamajā attēlā, patiesībā tam ir jāparāda acīmredzamās ūdens virsmas svārstības, un darbību un krāsu var brīvi spēlēt.
  

Parādīt bezmaksas saskarni

• 1. Izveidojiet jaunu skalāru ainu
  
• 2. Pēc veiksmīgas izveides Scalar Scene automātiski atvērsies, pārslēdzieties no augšas uz Scene / Plot interfeisu, izvērsiet Displayers, veiciet dubultklikšķi uz Outline, lai to paslēptu, un ikonas krāsa kļūs gaišāka.
  
• 3. Skalāra 1 daļa ir iestatīta uz Ūdens virsma, Skalārā lauks ir iestatīts uz Ūdens tilpuma daļa un citi iestatījumi ir parādīti attēlā.
  
  
  
• 4. Nomainiet krāsu joslu ar iepriekš izveidotu ūdeni, citi iestatījumi, kā parādīts
  
  
• 5. Iestatiet 1. skalāru. Sākotnējais modelis un aprēķina domēns ir puse, pārveidot simetrisku modeli, lai jūs varētu redzēt visu korpusu.
  
• 6. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz mezgla Light, atlasiet Head Light un pēc tam iedegsies tikai pirmais. Pēc tam ieslēdziet otro gaismu.
  
  

Izveidojiet DFBI displejus

• 1. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz Displayers, atlasiet New Displayer -> DFBI, ģenerējiet DFBI 1, iestatiet Part uz Boat
  
  

• 2. Mainiet necaurredzamību uz 0.5 un pārveidojiet par simetriju 1.
  

• 3. Izveidojiet citu DFBI ar daļu, kas iestatīta uz Fluid Force un Moment

• 
  

• 4. Iestatiet vektora glifa relatīvā izmēra garumu uz 50% un DFBI 2 vektora garumu uz vektora lielumu
  
  

• 5. Tādā veidā jūs varat novērot laivas kustību. Cita pēcapstrāde ir izlaista, un jūs varat to pievienot pats.

Paskaties uz rezultātu