搜索ANSYS經典界面對雙波導的聲輻射分析
2016-10-13 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
【問題描述】
一個雙波導管結構如下圖所示。該結構由兩個波導管和一個被吸聲材料所封閉的長方體空間構成。現在這兩個波導管的進口段各施加頻率是1360HZ,振幅是1PA的聲壓波。現在要求整個結構內部的聲壓分布,并重點比較幾個對稱點處聲壓的大小和相位。
【問題分析】
1. 這是一個諧響應分析問題。
2. 由于涉及到聲場和邊界層,而且是三維的規則空間結構,所以使用FLUID220單元,并分別給定不同的關鍵字,以表達聲場主體和邊界層。為了方便建模,先用MESH200建模四個面,然后通過拉伸的方式形成上述兩個區域。
3. 對邊界節點設置壓力為零的聲-軟邊界條件。
4. 在兩個波導管的進口處設置壓力激勵源。
5. 用POST1繪制聲壓云圖,而用POST26取出幾個對稱點的聲壓,進行比較。
6. 本例子來自于ANSYS15聲場分析的例子《13.9. Example: Radiation from Two Waveguides》,為方便講解,對命令流進行了調整,并在后處理中加入了云圖顯示。
7. 本例使用命令流進行講解。
【求解步驟】
1. 建模
1.1 選擇單元類型
在命令窗口中輸入
/prep7
et,11,200,7
et,1,220,,1
et,2,220,,1,,1
上述命令首先進入了前處理器
然后定義了三種單元,其中
200是MESH200,用于定義面單元。該單元主要是為了創建其它體單元做過渡。用完后就會清除掉。
220是FLUID220,其中第3行的該單元用于域內,建模空氣;而第4行用于建模邊界,表達網格截斷。
1.2 創建材料模型
在命令窗口中輸入
c0=340
mp,dens,1,1.
mp,sonc,1,c0
上述命令用于定義材料的密度和聲速。
1.3 創建幾何模型
在命令窗口中輸入
d=0.1
l=1.
s=0.5
a=2
dpml=0.25
上述命令用于定義幾何體的參數
在命令窗口中輸入
rect,-l,0,s/2,s/2+d
rect,-l,0,-s/2,-s/2-d
rect,0,a,-a/2,a/2
rect,0,a+dpml,-a/2-dpml,a/2+dpml
上述命令先后創建四個面如下圖。
在命令窗口中輸入
asba,4,3,,delete,keep
aglue,all
上述命令用最大的矩形減去內面的小矩形。然后把所有的面粘貼在一起,結果如下圖。
1.4 創建有限元模型
在命令窗口中輸入
h=d/2
esize,h
type,11
amesh,all
上述命令對所有面劃分網格,使用的是MESH200,這只是劃分臨時面網格。結果如下圖。
在命令窗口中輸入
mshape,0
mshkey,0
asel,all
asel,u,,,5
esla
type,1
mat,1
esize,,1
vext,all,,,0,0,d,
上述命令拉伸現有的部分面單元MESH200(面積A1,A2,A4),生成聲場單元FLUID220.結果如下圖
在命令窗口中輸入
asel,s,,,5
type,2,
mat,1
esize,,1
vext,all,,,0,0,d,
上述命令拉伸面單元MESH200(面積A5),生成聲場的邊界部分單元。結果如下圖
在命令窗口中輸入
asel,s,loc,z,0
aclear,all
alls
nummrg,all
上述命令刪除開始生成的MESH200單元,然后對所有的節點,單元等進行合并。
1.5 設置邊界條件
在命令窗口中輸入
nsel,s,loc,x,a+dpml
nsel,a,loc,y,-a/2-dpml
nsel,a,loc,y,a/2+dpml
d,all,pres,0.
上述命令用于選擇外邊界,設置其壓力為零。即用于模擬吸聲材料,完全吸收聲壓。
1.6 設置激勵源
在命令窗口中輸入
nsel,s,loc,x,-l
d,all,pres,1
alls
fini
上述命令用于選擇雙波導管的入口,設置其壓力是1pa
2. 求解
在命令窗口中輸入
/solu
pi=3.1415926535
k=8*pi
freq=k*c0/(2*pi)
上述命令進入求解器,然后定義了頻率大小。
在命令窗口中輸入
eqslv,sparse
antype,harmic
harfrq,freq
solve
fini
上述命令設置要進行諧響應分析,并設置激勵頻率的大小,然后開始求解。
3. 后處理
下面的后處理命令,依次定義6個關鍵節點的編號為變量,這六個節點如下圖
在命令窗口中輸入
/post26
prcplx,0
nsel,s,loc,x,0
nsel,r,loc,y,s/2+d
*get,A1,node,0,num,max
定義變量A1.
在命令窗口中輸入
nsel,s,loc,x,0
nsel,r,loc,y,s/2
*get,A2,node,0,num,max
定義變量A2.
在命令窗口中輸入
nsel,s,loc,x,0
nsel,r,loc,y,-s/2-d
*get,B1,node,0,num,max
定義變量B1.
在命令窗口中輸入
nsel,s,loc,x,0
nsel,r,loc,y,-s/2
*get,B2,node,0,num,max
定義變量B2.
在命令窗口中輸入
nsel,s,loc,x,a
nsel,r,loc,y,a/2
*get,C1,node,0,num,max
定義變量C1.
在命令窗口中輸入
nsel,s,loc,x,a
nsel,r,loc,y,-a/2
*get,C2,node,0,num,max
定義變量C2.
在命令窗口中輸入
allsel
nsol,2,A1,pres,,Input_A1
是取出A1點的壓力,定義為變量2,其別名是Input_A1
在命令窗口中輸入
nsol,3,A2,pres,,Input_A2
nsol,4,B1,pres,,Input_B1
nsol,5,B2,pres,,Input_B2
nsol,6,C1,pres,,Output_C1
nsol,7,C2,pres,,Output_C2
其含義與上相同,依次取出A2,B1`,B2,C1,C2節點的壓力,并依次定義為變量3,4,5,6,7中。
結果如下表
上述變量與節點編號的關系如下
在命令窗口中輸入
prvar,2,5,
這是給出2,5號節點的聲壓關系,結果如下:
在命令窗口中輸入
prvar,3,4,
這是給出3,4號節點的聲壓關系,結果如下:
在命令窗口中輸入
prvar,6,7
這是給出6,7號節點的聲壓關系,結果如下:
可見,這些對稱點的聲壓,在6-7號對稱點最相近;而在2-5,3-4處則差距相對較大。
進入通用后處理,直接繪制此時的聲壓分布云圖如下
從該云圖可以看出,聲壓云圖基本上是保持對稱的。
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