搜索ANSYS經(jīng)典界面對管道氣體的共振頻率分析
2016-10-25 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
【問題描述】有一管道尺寸為 0.02 x 0.05 x 1m3如下圖所示。
該管道在坐標(biāo)原點(diǎn)處溫度是2000K,而在長度方向的末端溫度是400k,在長度方向上溫度呈線性分布?，F(xiàn)在要計(jì)算該管道內(nèi)氣體的共振頻率。
【求解分析】
1. 這是理想氣體的模態(tài)分析問題。
2. 建模長方體,然后用FLUID220劃分網(wǎng)格。
3. 該理想氣體的溫度隨長度而改變,而溫度會直接影響到該溫度處的氣體密度和聲速,因此需要定義各處溫度,然后ANSYS會自動計(jì)算其各處的氣體密度和聲速。
4. 設(shè)置遠(yuǎn)端氣體壓力為零。
5. 在50-2000HZ區(qū)間計(jì)算前6階固有頻率。
6. 比較溫度改變和溫度不變情況下氣體的固有頻率。
7. 該例子來自于ANSYS15的聲場分析幫助部分《13.3. Example: Resonant Frequencies in a Pipe with Ideal Gas》。本文對之進(jìn)行了輕微改動。
8. 本文在經(jīng)典界面中使用命令流來做分析。
【求解過程】
1. 建模
1.1 創(chuàng)建單元類型
在命令窗口輸入如下命令
/prep7
et,1,220,,1
上述命令用于定義FLUID220聲單元。
1.2 創(chuàng)建材料模型
在命令窗口輸入如下命令
rho=1.225
c=340
p0=101325
mp,sonc,1,c
mp,dens,1,rho
上述命令用于定義空氣的密度,聲速,空氣壓力三個(gè)參數(shù),然后定義空氣的密度和聲速。
1.3創(chuàng)建幾何模型
在命令窗口輸入如下命令
a=0.02
b=0.05
c=1
block,0,a,0,b,0,c
上述命令用于創(chuàng)建一個(gè)長方體。創(chuàng)建結(jié)果如下圖
1.4 劃分網(wǎng)格
在命令窗口輸入如下命令
h=0.01
mshape,0,3d
esize,h
type,1
mat,1
vmesh,all
alls
上述命令用于劃分網(wǎng)格,結(jié)果如下
1.5 設(shè)置變化的溫度,從而得到沿著長度變化的密度和聲速。
在命令窗口輸入如下命令
tref,288.15
T=2000 (z=0); T=400 (z=c)
*get,ndmax,NODE,0,COUNT
node=0
*do,i,1,ndmax
node=ndnext(node)
zi=nz(node)
con= (-1600/c)*zi+2000
nsel,s,loc,z,zi
bf,all,temp,con
nsel,all
*enddo
alls
nsel,all
bf,all,chrgd,p0
上述命令分為三個(gè)部分
第一句,用于定義參考溫度是288.15k
第二段,用于沿著管道的長度方向定義變化的溫度,最起始端溫度是400度,終端是2000度。
第三段,所有節(jié)點(diǎn)施加空氣靜壓。
當(dāng)進(jìn)行上述定義以后,ANSYS會根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算出在不同位置處的聲速和空氣密度。
1.6 設(shè)置邊界條件
在命令窗口輸入如下命令
nsel,s,loc,z,c
d,all,pres,0
alls
fini
上述命令用于定義遠(yuǎn)端氣壓為零。結(jié)果如下圖
2. 分析
在命令窗口輸入如下命令
/solu
antype,modal
modopt,lanb,6,50,2000
mxpand,6
solve
fini
上述命令用于進(jìn)行模態(tài)分析,并在50-2000HZ內(nèi)部計(jì)算,希望得到6階模態(tài)。
3. 后處理
查看前6階固有頻率
可見,基頻為138.55hz.
其中基頻處的模態(tài)
如果去掉上述線性溫度變化,從而去掉由于溫度變化而導(dǎo)致的聲速和氣體密度的改變,則得到的管道氣體共振頻率如下
比較上述二表可以發(fā)現(xiàn),溫度的改變對于該管道氣體的共振頻率發(fā)生了較大的影響。
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