ADINA：我的风车转起来（流固耦合计算）

wild_field

类似帖子（后面添加滑动网格例题）：贺新年：风力发电机流固耦合模拟
http://forum.simwe.com/thread-918850-1-1.html

已更新命令流文件，大家可以下载参考，请查看附件。
   
这个命令流与我这个帖子里所演示的作品并非一个命令流，但大同小异。这个命令流的流场把结构体完全包在其中。命令流是ADINA8.5的，如果之前版本处理此命令流有问题的话，请升级到8.5，或者参照命令流自己做相应修改。
   
另外结构的应力变化在初始时刻是最大的，然后减小，再逐渐增大，动画太快了，看不出来这个效果。
   
版内会员waynekey提醒说，ADINA鲜有参赛作品，我觉得他说得很对，这两天闲来做了一个风车的小算例，灵感就来源于小时候玩的风车。模型较简单，叶片也不是翼型，而是用简单的平板代替，这样就节省了很多建模及前处理的时间。此算例的目的在于展示ADINA强大的流固耦合（FSI）能力，因此可用于处理类似于风力发电机和螺旋桨转动流固耦合的计算。

先简单介绍下模型：结构场为一个三维风车结构（参见下图），风车的直径为60mm，厚度10mm，叶片厚度1mm；流场的材料为空气，来流速度为1m/s，风速驱使风车转起来，并且越转越快（因为模型中没有给风车任何的阻力），计算时间为0.5s，为节省计算成本，模型单元划分较少，仅1万多个单元。

先来看看流场（空气）压力的动画，可以看出，开始时刻最大气压为最大值，最大气压逐渐变小。

沿流场纵向做了一个切片，压力动画如下图所示，可以明显看出叶片前的压力为正压，叶片后的压力为负压。

流场速度动画如下图所示。

结构场风车的有效应力动画如下图所示，能看出风车应力越来越大，最大应力出现在叶片的根部，且风车的转速也越来越快。

最后给出风车的转速（角速度）随时间变化的曲线。

xiaodugu

根据您的分析结果和判断，楼主对风机模型有何改进的意见或建议？
或者您现有的模型风能转化为机械能的效率是多少？
最大应力出现在叶片的根部？对此您如何改进和设计？
http://forum.simwe.com/thread-848222-1-1 ...
FreddyMusic 发表于 2009-6-10 18:57

这篇文章好象只是定场流的计算，非定场及叶片变形的耦合影响都没考虑进去，不如楼主的算例考虑的因素多。

TBE_Legend

恩，很不错地说。

问个小问题： 叶片的变形和流场是同时求解的吧？ 求解过程花了多长时间（把你的机器配置大概写下）？ 能不能把CAD模型传上来，这样CFX/Fluent版的朋友也可以做。 自己倒是 想用COMSOL做个，只怕内存不够。

谢谢！

wild_field

是同时求解，采用迭代耦合方法，没有采用直接耦合，直接耦合需要的内存将更大。我的机子是64系统，内存才4G，算了大概2个小时吧，因为步长比较小，千分之一秒。这个例题其实也不是很消耗资源，800兆内存的计算机就可以算了，就是算得慢些而已，模型以后会给出，现在还要调试下。
CAD模型为x_t格式（parasolid）

FreddyMusic

根据您的分析结果和判断，楼主对风机模型有何改进的意见或建议？
或者您现有的模型风能转化为机械能的效率是多少？
最大应力出现在叶片的根部？对此您如何改进和设计？
http://forum.simwe.com/thread-848222-1-1.html

wild_field

感谢freddymusic提出的宝贵建议！
真不愧是大牛，说几句话就够让我忙几整子了，呵呵。可惜我不是搞风电的，否则一定会把上述问题研究清楚。
我在1楼就说了，这仅是个简单的验证算例而已。您说的这些建议，除了效率那个，其他的都涉及到优化的概念了，真得做起来时间少不了。

FreddyMusic

旁观者说说是轻松的，关键在于把它做出了。( We need that. I call it " Simwe in Action".)
我认为你的作品思路很好，仅到此止步实在可惜。
我们可以将这个问题的工程应用的价值在挖掘一下。
没准哪天猎头公司或是风电公司的董事长就给你打电话了。

apprent

楼主和F大的对话让我联想到了答辩的情况，
楼主就像在介绍自己的毕业设计（当然毕业设计做到这个程度恐怕还是少了点哈），
F大就像是答辩委员，关注的是“你的分析有何意义？”
然后楼主就说“我这个模型还是比较粗糙的，有待于继续完善……”云云，
哈哈……

waynekey

呵呵，谢谢版主采纳我的建议，够我们学习一阵子了，高人都像wild_field 版主这样的话，ADINA也能够和ANSYS和ABAQUSE一样红火。争取我也早日成为大虾，呵呵。

wild_field

waynekey
很多东西并不是很难，关键还是要看软件是否支持，如果软件不支持我们再挖空心思的想也是白扯，只要对软件有了一定得了解，再发挥下人的能动性，就能做出很不错的东西了。
我的这个例子主要就是参考了primer手册的37，而且没有考虑滑移边界条件，只定义了leader-follow，就可以了。考虑滑移，应该也能做，计算的成本将更大，有时间我可以测试下。
希望你能早日成为大侠！

caoqing70

真是很不错的，要是真风力机不知能否算动呢？太耗时了

caoqing70

也谢谢大家的分享，能够从中得到些启示

2519200

楼主很牛！
请教楼主一个问题，我在流固耦合计算中遇到不收敛的问题，网格几经调整，感觉已经很好了，请问一般怎样设置（比如采用什么方程和迭代算法等，或者其他设置）可以尽快收敛得到结果？
万分感谢！^_^

这个问题对我来说也很难，不收敛时有发生，原因很复杂，具体问题具体分析吧。
by wild_field

csloy

牛B，响楼主学习，能放in文件吗

zxyleon1975

版主，能否把IN文件发上来，让我们学习学习，很好的例子啊，先谢谢了

没问题，但现在还想调试下，过一阶段会把命令流发上来，近来很忙。
-------by wild_field

cnab

是同时求解，采用迭代耦合方法，没有采用直接耦合，直接耦合需要的内存将更大。我的机子是64系统，内存才4G，算了大概2个小时吧，因为步长比较小，千分之一秒。这个例题其实也不是很消耗资源，800兆内存的计算机就可 ...
wild_field 发表于 2009-6-10 16:45

请问版主的CPU是什么INTEL的还是AMD的，核数和主频分别是多少？我在做一个小孔节流的FSI，网格数大了我的电脑没办法计算。打算重新配一台来计算。想知道到底是四核低频的效率高些，还是二核高频的效率高些。
另外再请问一下版主，你的64系统是单指操作系统还是包括ADINA也是64位的，谢谢。呵呵

wild_field

AMD的，4核，主频不知道，64位系统，64位ADINA，核数理论上讲应该是越多越好吧。

chb1973

真牛，俺的机器没那么好！

cnab

请问版主，64位的ADINA最大可以利用多大的内存？操作系统能够识别的剩余可分配内存，还是有一定的限制，最多只有使有某个数的内存？呵呵，谢谢版主。

wild_field

64位的系统，64的adina，在理论上讲求解器所能用到的最大内存量相当于是无限制的，但硬件上是否有限制？这个没有测试过，也不好测试，因为这时cpu的运算能力反过来讲也限制了内存的使用量，当cpu已经100%工作时，给出更大的内存已经无意义了。一般来说，16G的内存已经足够了。