流体-構造相互作用 - ワークフロー
流体-構造相互作用では、OptiStruct(構造ソルバー)とAcuSolve(流体ソルバー)という2つの異なるソフトウェアを使用します。
- OptiStruct構造モデルおよびAcuSolveのみの流体モデルを開発し、対応するソルバーで非連成解析が正常に実行されることを確認します。
- 各モデルが正常に実行されたら、流体-構造インターフェースを識別し、FSIコマンドを個々のスタンドアロンモデルに含めます(以下の対応する項をご参照ください)。
- 連成解析を実行します。
- FSI解析をポスト処理します(下記の出力をご参照ください)。
このワークフローにより、連成シミュレーションを実行する前に、OptiStructモデルとAcuSolveモデルの両方が正しく定義されるようになります。OptiStructとAcuSolveでは、特定の単位系で解析を実行する必要はありませんが、両方の解析で、一貫した単位系を使用する必要があります。一般に、それら2つのソルバー間で交換されたすべての数量は次元形式となり、すべてのベクトル量の成分はその慣性系で解決されます。一貫性を保つため、OptiStructとAcuSolveには同一の慣性系を選択する必要があります。
OptiStructモデル
- OptiStruct入力ファイルを作成します。
- インターフェース領域、およびOptiStructとAcuSolveとの間で交換される解析変数を識別します(これは、SFSIやTFSIなど、実行している連成解析のタイプによって異なります。SFSIの場合、節点変位がAcuSolveへの入力として提供され、AcuSolveからはOptiStructへの入力として圧力が提供されます)。
- OptiStructとAcuSolveの通信に使用するポート番号を定義します。OptiStruct入力データは、FSIバルクデータエントリ(FSIサブケース情報エントリによってサブケースセクションで参照される)で記述されます。各データフィールドについては、下記のそれらに関連する項で説明します。
AcuSolveモデル
- AcuSolve入力ファイルを作成します。
- 外部フィールドを含めるよう解析パラメータを設定します。
- 解析戦略を定義します。
- 外部サーフェス定義を作成します。
外部フィールドを含めるための解析パラメータの設定
AcuSolveモデルで、EQUATIONマンドを使用して、使用可能な解析フィールド、または問題内に存在する連立方程式を指定します。
external_code
パラメータをONに設定しますEQUATION {
flow= <flow type>
mesh= <mesh type>
external_code= on
}
メッシュパラメータは、インターフェースでのメッシュのタイプを決定します。これは、インターフェースで交換される情報のタイプ、および境界条件によって異なります。熱FSIの場合、現在は、熱伝導のみがサポートされています。そのためメッシュが固定されるので、このパラメータはEulerianに設定する必要があります。構造FSIの場合、インターフェースで変位と圧力の交換があり、さらに、メッシュ変位と速度の境界条件が存在します。そのため、メッシュパラメータはArbitrary Lagrangian Eulerianに設定する必要があります。インターフェースでの境界条件の詳細については、流体-構造インターフェースをご参照ください。
流体-構造インターフェース
構造
流体領域に接触する、ソリッドモデルの構造インターフェースは、減衰サーフェスと呼ばれます。構造メッシュの減衰サーフェスは、OptiStruct入力データ(FSIバルクデータエントリ)内で選択する必要があります。減衰サーフェスは、サーフェス(SURFIDフィールド)または要素のグループ(ELSETフィールド)によって指定できます。減衰サーフェス上の構造メッシュは、接する流体メッシュと一致する必要はありません。AcuSolveでは、流体インターフェースメッシュから一致しない減衰サーフェス構造メッシュへのフロー変数(SFSIの場合は圧力、TFSIの場合は熱流束)が内部的に推定され、荷重が定式化されます。構造ビーム要素では節点データ(圧力または流束)のマッピングもサポートされています。たとえば、構造メッシュ内で単純なビーム要素を使用してロッド、パイプ、またはブレードをモデリングできます。対応する流体メッシュには、これらのビーム要素の実際の3次元形状が含まれます。
一致する流体インターフェースは、AcuSolveデータ内でEXTERNAL_CODE_SURFACE
コマンドを使用して指定されます。AcuSolveデータの詳細については、AcuSolve Command Reference Manualをご参照ください。
流体
EXTERNAL_CODE_SURFACE
コマンドを使用して、流体インターフェースとそれに対応するパラメータとの間のインターフェースを定義します。このコマンドは、サーフェストポロジーおよびインターフェースプロパティを指定します。
解析される問題に応じて(SFSIまたはTFSI)、インターフェース挙動の定義にさまざまなパラメータを使用可能です。対応する解析タイプに関連するそれらのいくつかを、構造流体-構造相互作用解析および熱流体-構造相互作用解析それぞれのユーザーズガイドのページで説明しています。さまざまなパラメータの詳細については、AcuSolve Command Reference Manualをご参照ください。
数量のスケーリング
EXTERNAL_CODE
コマンドで乗数関数を指定します。傾斜乗数関数の例、およびその使用方法:MULTIPLIER_FUNCTION("ramp" ) {
type= <piecewise_linear>
curve_fit_values= { 1, 0.0 ; 10 , 1 }
curve_fit_variable= time_step
}
EXTERNAL_CODE {
...
multiplier_function
= "ramp"
...
}