基于ANSYS经典界面的管道气体的共振频率分析
【问题描述】有一管道尺寸为 0.02 x 0.05 x 1m3如下图所示。该管道在坐标原点处温度是2000K,而在长度方向的末端温度是400k，在长度方向上温度呈线性分布。现在要计算该管道内气体的共振频率。 【求解分析】1. 这是理想气体的模态分析问题。2. 建模长方体，然后用FLUID220划分网格。3. 该理想气体的温度随长度而改变，而温度会直接影响到该温度处的气体密度和声速，因此需要定义各处温度，然后ANSYS会自动计算其各处的气体密度和声速。4. 设置远端气体压力为零。5. 在50-2000HZ区间计算前6阶固有频率。6. 比较温度改变和温度不变情况下气体的固有频率。7. 该例子来自于ANSYS15的声场分析帮助部分《13.3. Example: Resonant Frequencies in a Pipe with Ideal Gas》。本文对之进行了轻微改动。8. 本文在经典界面中使用命令流来做分析。 【求解过程】1. 建模1.1 创建单元类型在命令窗口输入如下命令/prep7
et,1,220,,1上述命令用于定义FLUID220声单元。1.2 创建材料模型在命令窗口输入如下命令rho=1.225
c=340 p0=101325
mp,sonc,1,c
mp,dens,1,rho上述命令用于定义空气的密度，声速，空气压力三个参数，然后定义空气的密度和声速。1.3创建几何模型在命令窗口输入如下命令a=0.02
b=0.05
c=1
block,0,a,0,b,0,c上述命令用于创建一个长方体。创建结果如下图1.4 划分网格在命令窗口输入如下命令h=0.01
mshape,0,3d
esize,h
type,1
mat,1
vmesh,all
alls
上述命令用于划分网格，结果如下1.5 设置变化的温度，从而得到沿着长度变化的密度和声速。在命令窗口输入如下命令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上述命令分为三个部分第一句，用于定义参考温度是288.15k第二段，用于沿着管道的长度方向定义变化的温度，最起始端温度是400度，终端是2000度。第三段，所有节点施加空气静压。当进行上述定义以后，ANSYS会根据理想气体状态方程计算出在不同位置处的声速和空气密度。 1.6 设置边界条件在命令窗口输入如下命令nsel,s,loc,z,c
d,all,pres,0
alls
fini上述命令用于定义远端气压为零。结果如下图2. 分析在命令窗口输入如下命令/solu
antype,modal
modopt,lanb,6,50,2000
mxpand,6
solve
fini上述命令用于进行模态分析，并在50-2000HZ内部计算，希望得到6阶模态。3. 后处理查看前6阶固有频率可见，基频为138.55hz.其中基频处的模态如果去掉上述线性温度变化，从而去掉由于温度变化而导致的声速和气体密度的改变，则得到的管道气体共振频率如下比较上述二表可以发现，温度的改变对于该管道气体的共振频率发生了较大的影响。转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_9e19c10b0102vklt.html
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