1、流固耦合是指即计算流体也计算固体的仿真，本篇为单向耦合，先计算流体，再将流场的压力给固体表面。
2、拓扑优化是结构优化的最神奇的一支，拓扑是指物体的形状形态变化的数学分支，本篇为简单的拓扑优化，
             计算能否给机翼减重，即翼肋该如何打减重孔。
3、分析的目的是为了更好的设计，本篇中使用profili、ug、pw、workbench软件，
             完成从初步选型，分析，优化的流程，仅验证流程可否实现。
4、本篇没有实际工程意义，实际工程会复杂问题简单化，而本篇是简单问题脑残化QAQ。
5、附 结果图1：流线动图 结果图2：（打孔）优化过程动图 结果图3：优化后的翼肋形变动图

问题描述：
       简述版：航模机翼的翼肋在低速下怎样减重。
       抽象理想版：naca2412翼型在30m/s的速度下，使用雪弗板（PVC泡沫）材料，如何减重。
整体流程如下：
       1、profile 选择航模常见翼型；
       2、ug中绘制外流场面，并用pw绘制外流场；
       3、搭建workbench框架，并使用cfx模块计算外流场；
       4、DM模块中绘制翼肋，并使用拓扑优化；
       5、根据优化结果，重新建模，并进行静力学分析；
       6、循环第五步；%%即根据分析结果再修改模型，再分析，直至合格
       7、结果对比。

1、profile 选择航模常见翼型

查阅资料，选择低速常用翼型naca2412。

（该软件使用流程请参考“

日常学习练手——低速情况下前掠翼与后掠翼的区别

”）

2、ug中绘制外流场面，并用pw绘制外流场

%%（具体可参考“

低速情况下前掠翼与后掠翼的区别

”）

1、导入ug中后绘制外流场；

2、插入->曲线->矩形；%%矩形大小是9m*4m；

3、

插入->曲面->有界平面，选择矩形和翼型；%%这是外流场部分

4、重复上一步，只选择翼型；%%这是翼肋部分

5、如结果图1：ug建模，导出为igs格式。

pw部分，

（具体可参考“

10Ma二维锥体流场分析

”）

1、导入pw，求解器设置为fluent，维度选择二维；

2、设置翼肋维度为180，长边维度为40，短边为20；

3、选择非结构网格，create->assemble special->domain,先选外框，保存，再选择翼肋，保存并生成；

4、求解网格，设置边界衰减为0.9，设置5层边界层；

5、设置入口、出口、壁面边界条件，设置为流体域，

如结果图2：外流网格

；

6、设置网格方向为右手坐标系，保存，并生成cas文件。

3、搭建workbench框架，并使用cfx模块计算外流场

搭建workbench过程如下：

1、打开workbench后，tools->options->appearance,勾选beta options；

2、

找到toolbox->

component->geometry，

左键点住不放，拖到右侧绿框；

3、找到toolbox->component->cfx,左键点住不放，拖到geometry右侧；

4、

找到toolbox->analysis systems->shape optimization(beta),拖到cfx右侧；

5、左键点住geometry下的DM不放，拖到

shape optimization(beta)的DM；

6、左键点住cfx下的solution不放，拖到

shape optimization(beta)的setup，如结果图1。

使用cfx计算：

1、导入cas文件，并设置2D网格为Planar（平面），拉伸距离1（即1毫米）；

2、材料为Air at 25°C，无浮力，绝热模型，温度25°C，sst湍流模型；

3、速度入口为30米每秒，静压出口为1atm，翼型为无滑移壁面，其余两个面为对称边界条件；

4、均高精度模式，激进的时间步，时间因子为20，残差0.00001；

5、网格自适应，压力梯度，最大步数为2，每20次一步；

6、关闭setup，打开solution，双精度模式求解；

7、打开post查看压力、流速分布和流线图，如结果图2、3。

4、DM模块中绘制翼肋，并使用拓扑优化

       DM建模：

1、导入ug图；

2、Extrude,选择导入平面，方向为垂直平面的z轴，depth为0.001m

，

Generate；%%（即

拉伸1mm）

3、create->rimitives->Cylinder,圆心坐标（0.06，0.004，0），轴（0，0，0.001），

半径0.003m，

operation->cut materical，Generate；

4、设置part->Fluid/Solid为Solid，保存，如图1：原始翼肋。

shape optimization模块：

1、双击engineering data，点击Engineer Data Sources->Composite Material（复合材料），

在Outline

of Composite Materials窗口找到PVC Foam（60kg m^-3）,

点击旁边的＋，材料添加结束，关闭Engineering Data；

2、选择geometry下的物体，设置Assignment为

PVC Foam（60kg m^-3）；

3、Outline中的Mesh->

Sizing->Size Function，设置为Curvature

->Max Face Size，设置为0.002m

导航条中的Mesh->Mesh Control->Sizing,选择翼面，Element Size为0.001m，

->Sizing,选择圆环，

Element Size为0.001m

导航条中的Mesh->Update，网格绘制结束，如图2：网格；

4、点击Outline中的Shape Optimization，

导航条中Environment->Inertial->Standard Earth Gravity->Direction,本例设置为-Y

->Supports->Fixed Support,选择圆柱面，即固定圆柱面；

点击

Outline中的Imported Load，导航条中

Environment->Imported Loads->ressure,

geometry选择翼面，CFD surface选择之前设置好的壁面；

边界条件设置结束；

5、

点击Outline中的Shape Finder，Target Reduction（目标减少量）设置为百分之六十；

6、求解过程，点击导航条中的Solve（求解），需要几分钟到十几分钟。

7、结果如图3：优化结果图 。

5、根据优化结果，重新建模，并进行静力学分析

首次重新建模：

1、将shape Optimization的结果图片截取，使用格式工厂转变图片格式为TIFF；

2、ug->

视图->可视化->光栅图像->

指定TIFF图片,选择之前的TIFF；

3、首次建模，结果如图1：重建模型1-光栅与草图；

4、拉伸1mm，结果如图2：

重建模型1，保存

。

添加静力学分析模块，如图3：优化的workbench框架。%%(可参考第三步‘

搭建workbench框架’

)

静力学分析：

1、(右键点击)Static Structural->Geometry , Import Geometry->Browse,选择重建模型1；

2、双击

Static Structural->Model，打开静力学模块；

3、

Outline

中的geometry下的物体，设置Assignment为

PVC Foam（60kg m^-3）；

4、Outline中的Mesh->

Sizing->Size Function，设置为Proximity and Curvature，

->Mix Face Size，->Mix Size，都设置为0.001m；

导航条中的Mesh->Mesh Control->Method,选择翼肋，->Methed->Tetrahedrons，

->Sizing,选择所有面（除两侧面），->

Element Size为0.001m

；

导航条中的Mesh->Update，网格绘制结束；

5、

点击Outline中的Static Structural，

导航条中Environment->Inertial->Standard Earth Gravity->Direction,本例设置为-Y

->Supports->Fixed Support,选择圆柱面，即固定圆柱面；

点击

Outline中的Imported Load，导航条中

Environment->Imported Loads->ressure,

geometry选择翼面，CFD surface选择之前设置好的壁面；

6、

点击Outline中的Solution，
                  

导航条中

Solution

->Strain->Equivalent，

Solution

->Stress->Equivalent；

点击导航条中的Solve（求解）。

6、循环第五步

步骤与第五步完全相同，重点在依据分析结果改图，主要思路如下：

1、图中不应该有锐角存在，一定要倒角或画圆；

2、变形大的地方应注意加厚或加支撑等；

3、美观很重要，太丑的模型结果基本很糟；

4、也可以对重建的模型进行拓扑优化，可参考第四步‘

DM模块中绘制翼肋，并使用拓扑优化’；

5、注意材料的特性，如果实在没救就换材料；

6、很多地方可参考使用桁架结构。

7、结果对比（均使用真实比例）

图1：原始模型的形变量分布

图2：

原始模型的应力分布

图3：优化模型的形变量分布

图4：优化模型的应力分布

原始模型的最大形变量0.00067126m，最大应力为550910Pa；

优化

模型的最大形变量0.00066762m，最大应力为3078900Pa；

原始模型的质量为0.30633g，优化模型的质量为0.23134g。

总结：   1、降低了百分之二十五的质量；

2、质量和强度是矛盾的，减小质量就会降低强度。

3

、在矛盾中合理的舍取才是工科的真谛0v0。

话说cfx怎么做这种二维仿真，表示不太会弄