您好,我从百度知道您ansysworkbench比较精通,现有一问题不知能否赐教?
圆柱绕流实际上是很复杂的,我给你简单说一下,如何考虑这个问题吧:
首先听你的叙述,应该是关注结构问题,所以我们从一个结构分析的角度出发,即圆柱体受风载后的结构响应。
其次,风载荷一般可分为平动风和脉动风,说通俗一点就是,一个对应静力分析,另一个对应动力分析。
这里我以静力分析讲解为主吧,这是应用最多,也最常见,至于动态响应(主要是瞬态分析、谱分析或随机振动为主),限于篇幅,我就不多说了。
风吹在圆柱上,
1 如果想分析得最精确的话,最好是进行 流固耦合分析,基本思路是,先分析外流场,然后得到圆柱面上的风压分布,单向传递给圆柱体,再进行圆柱体的结构强度分析即可。
2 如果你只是关心结构,又不想那么麻烦的话,可以把风荷载进行简化为外载,对圆柱体进行加载。接下来我就讲一下,如何简化风载。
2.1 风载的简化其实与 圆柱体的尺寸,风场的流速等有关,实际上就是不同的绕流效果需要不同的简化方式。如果你感兴趣,可以找相关的流体资料看看,主要和雷诺数相关。
为了给你点概念,贴个图给你看看:
2.2 好了,回到你关心的问题上,加风载的时候,确实可以采用surf154(3D)来实现,surf154的最大好处就是可以实现面矢量,如果你使用WB,最大的好处就是,你选择pressure时,可以通过选择 normal to、vector、components来实现 修改 surf154 K2以及加载中face no.的作用。(这里我建议你百度下surf154,并参照help好好研究下这个单元,加深理解)
加风载有很多种方式,给你一种常用的方式吧:
一般风载对结构的作用都是对称的,所以,你要找出风载沿圆柱面周向的分布函数,
然后在WB中利用函数(WB中只支持对pressure nomal to 这种情况下设定压力随坐标变化而变化的函数输入,即P(x,y)=f(x,y),而且如果你找到的压力时按圆柱坐标系变化的,那就要转换到圆柱坐标系下编写函数,此外如果你想输入更复杂的函数,我建议你到经典APDL界面下使用function tool来编写,当然也可以通过在WB中加commands的方式实现function tool,这里我就不多赘述了,如有需要再说。)进行加载,如:
时间关系,我在上图中是随便写的函数,你只需要知道这个思路,然后自己去查一下这个周向分布函数就好,具体里面如何操作,你可以去simwe或其他cae论坛,甚至是百度文库搜索一下,就明白了,我就不多说了。
此外按照上面图示,我只加了一半,另外一般你可以对称加上去,也可以把结构做成对称的,只分析一半,后处理时再拓展就好。
2.3 如果你分析的是建筑结构,一般都是高耸结构,需要考虑高度的影响,这个也没什么问题,你去参考建筑载荷规范,里面有这个信息;大致给你个参考:
你只需要把对称的这一半,按照上面的体型系数,求出对应的风压就好了,具体公式去看规范,正值代表正压,负值为负压。
上面这种方式只需要加法向压力就可以,但他在一定程度上忽略了切向风压。
2.4 如果你手中的有风洞试验或其他资料,也可以按照surf154中 face no.=5(即 SFE,ALL/COMPONENT ETC.,5,PRES,,VAL1,X,Y,Z),然后设置surf154 K11=2,这样的方式来加风压,这样的风压是朝一个方向的矢量,在曲面上会自动分解成法向和切向的。
2.5 甚至如果你做的土木的项目,不如用专门的土木软件来做,比如midas、staad pro,里面有专门加载风载的模块,它们是把风载等效成节点力来加在每一个层上的,具体的参数直接输入就好了,程序会自动考虑,高度和体型系数等的影响。
总结一下:
如果你只关心结构,则可以将风载简化成风压,来加载,在ansys中可以通过surf154来施加,具体的分布需要通过function来输入,综合考虑曲面和高度的影响。
时间关系,就说这么多的,有说错的地方,欢迎指正并通知我。