問題は単純な試験体の水の中への落下から成り、ヘリコプターの着水をシミュレートします。
単位: mm, ms, KN, GPa, kg
三角柱の試験体の水上への衝突が実行され、結果は質的に2の解析的結果、また、Politechnico di Milanoにより得られた実験データとも比較されます。 1
比較は6.7 m/sと11 m/sの2つの衝突速度で実行されます。
衝突三角柱は、平均メッシュサイズが15mm x 15mmのシェル要素を使用してモデル化されています。計算を短縮するために、剛体化されており剛体のメイン節点に加速度計があります。
水は、15x15x15mmのメッシュからなるソリッド要素を使用してモデル化されています。ソリッド要素プロパティ、/PROP/ TYPE14 (SOLID)は、古典的な亜音速流体シミュレーションに推奨されるqa=qb =1e-20に対して使用されます。
空気と水の材料則は、BIPHAS則(/MAT/LAW37)または/MAT/LAW51のいずれかを使用することができます。Radiossの古いバージョンでは、/MAT/LAW37が使用されていました。現在は、/MAT/LAW51が推奨のベストプラクティスであり、例として/MAT/LAW51を使用するモデルの入力ファイルのみが含まれています。LAW37とLAW51を使用した結果の比較が示されています。
/MAT/LAW37では、空気と水は同じ材料で定義されます。初期材料は、液体(水)または気体(空気)を区別するために、
Alpha_Lを使用して定義されます。
Iform=12としてLAW51を使用する場合、空気と水は/MAT/LAW6副材料を使用して定義できます。
気体定数
はLAW37にあります。LAW51では、
は理想気体を対象にしています。
多相材料LAW51では、各副材料の量が定義されています。数値的安定性を向上させるために、水を、99.99%の水と0.01%の空気として定義することを推奨します。
境界の設定
三角柱には初速度と重力がZ方向に加えられます。
境界条件が次のようにALEメッシュに与えられます:
- 上下面はZ並進成分を拘束
- Y軸に直交する側面はY並進成分を拘束
- X軸に直交する側面はX並進成分を拘束
Iform=
6としてLAW51を使用すると、パラメータを定義せずにサイレント境界を設定できます。材料パラメータは、その近傍の要素に基づいて計算されます。この場合、要素の1つの層をサイレント境界として定義する必要があります。2つのコーナー境界要素のメッシュを定義することを推奨します(
図 6)。
流体-構造連成(FSI)
/INTER/TYPE18インターフェースがLagrangeメッシュ(プリズム)とALE流体の間の接触の取り扱いのために定義されます。衝突三角柱はLagrangianサーフェスであり、ALE流体はALEソリッド要素グループです。
インターフェースTYPE18の力はペナルティ法を使用して計算されます。インターフェース剛性は衝突速度に比例します。ALEアプローチで得られる結果はインターフェースの剛性係数
に依存し、これは要素サイズと流体の特性の関数です。
(1)
ここで、
- (最も高い)流体密度
- 現象の推定相対速度
- Lagrange要素の表面積平均
- 接触ギャップ
推奨されるギャップ値は、ALEメッシュの平均要素長の1.5倍です。
水の密度1e-6
、速度11 m/s、および平均Lagrangianシェル要素面積を使用すると、次のようになります。
(2)
したがって:
(3)
この例では、パラメータを使用して、衝撃速度とメッシュサイズに応じて
が自動的に再計算されます。これにより、さまざまな速度の調査が容易になり、これらのパラメータを他のモデルで使用することができます。シミュレーションで入力したパラメータと計算されたパラメータは、Starter出力ファイルに出力されます。
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*
* PARAMETERS
* ----------
*
* EVALUATION ...
*
* GLOBAL PARAMETERS
* Velocity
* REFERENCE . . .= V
* VALUE . . . . .= -11.00000000000
* fluild mesh size
* REFERENCE . . .= mesh_f
* VALUE . . . . .= 15.00000000000
* lagrangian mesh size
* REFERENCE . . .= mesh_l
* VALUE . . . . .= 15.00000000000
* gap =1.5*mesh_f
* REFERENCE . . .= gap
* EXPRESSION . .= 1.5*mesh_f
* VALUE . . . . .= 22.50000000000
* inter18 stval =rho*V*V*S/Gap
* REFERENCE . . .= stval
* EXPRESSION . .= 1.0E-6*V*V*(mesh_l*mesh_l)/gap
* VALUE . . . . .= 1.2100000000000E-03
*
*
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