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震惊!网壳结构不用建实体也可以做3D数值风洞模拟了

发布于:2023-06-02 09:59:02 来自:建筑结构/MIDAS [复制转发]


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      

          全部回复(2 )

          只看楼主 我来说两句抢地板
          • 天地不言
            天地不言 沙发

            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。

            2023-06-30 09:01:30

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            赞同0
          • 阿巅2019
            阿巅2019 板凳

            顶一个,感谢楼主,谢谢楼主分享,先来试一试!

            2023-06-22 10:49:22

            回复 举报
            赞同0
          这个家伙什么也没有留下。。。

          MIDAS

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