ADINA整体介绍合集_V1.01.docx

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1、中仿ADlNA工程仿真系统为结构力学、流体、传热、电磁和多物理场的有限元分析提供了一个一体化的交互平台。以下是针对中仿ADINA工程仿真系统各个不同模块的简要描述:ADlNA结构力学分析模块ADlNA流体力学分析模块针对线性及高度非线性的实体和结构的高级有限元分析工具。分析可压缩流体和不可压缩流体的CFD仿真工具，具备当前领先的移动边界和自动网格重新划分功能。ADlNA电磁场分析模块ADINA电磁模块可用于麦克斯韦方程的求解，处理各类电磁问题，由此产生的电磁场效应能与流体流动进行耦合。ADlNA热分析模块固体热场问题的传热分析模块。ADlNA流固耦合模块ADINA流固耦合(FSI)模块拥有领先

2、的面向工业的流固全耦合求解器。同时拥有ADlNA结构力学分析模块和流体力学分析模块的授权用户，也可以同时使用FSI模块。ADlNA热固相合模块ADlNAMUItiDhVSicS全模块ADlNA用户界面ADlNAMODE1.ER建t块可进行热-结构的耦合分析，包括接触传热分析。同时拥有ADINA结构力学分析模块和热分析模块的授权用户，也可以自动获得该模块的使用权。ADINAMultiphysics全模块包含了ADINA中所有的求解器，不仅可求解结构力学、传热、流体力学问题，还能够实现多场耦合分析，如流固耦合、热固耦合、多孔介质流动、压电、焦耳热，甚至更多物理场的交互分析。ADlNA用户界面为AD

3、lNA中的所有模块提供了一个完整的前后处理的平台。作为ADINA用户界面的附加模块，具备了实体建模能力，并能与其他所有基于Parasolid或C)PenCascade内核的CAD系统进行无缝集成。中仿ADINA工程仿真系统可支持在Windows,1.inuxandIBMAIX操作系统下的PC或工作站运行。白T11Ml中仿ADlNA程序为固体提供静力学和动力学最先进的分析能力。该分析可以是线性的或高度非线性的,包括材料非线性,大变形和接触条件的影响。中仿ADlNA程序提供固体，桁架，梁，管，板，壳和裂纹等多种结构单元。包含金属，土壤和岩石，塑料，橡胶，织物,木材，陶瓷和混凝土等多种材料模型。Il

4、部分中仿ADINA功能：线性分析 静力分析 瞬态显式分析 瞬态隐式分析 频率分析 模式分析 周期对称 子结构分析 声学流体分析 3D迭代求解非线性分析 材料非线性分析 大变形分析 大应变分析（2D3D,壳单元） 静力分析 瞬态显式分析 瞬态隐式分析 接触分析 频率分析、考虑接触的频率分析 断裂力学 子结构 重计算，结果映射 生死单元及断裂 初始应力/应变中仿ADINA计算流体力学分析模块(ADINAF)使用最先进的有限元和有限体积算法求解可压缩和不可压缩流问题。并能使用任意拉格朗日一欧拉法(A1.E)仿真流体之间或者流体和固体之间的自由表面和移动界面流动问题。中仿ADlNACFD模块是基于有限

5、元和有限体积离散方法，同时具备使用最为普遍与高效的数值技术，能够很好地模拟任意几何的流体流态。模拟流体流动时需考虑的基本假设 N-S方程或欧拉方程 不可压缩流动或完全可压缩流动 稳态或瞬态分析 层流或湍流.伴随传热与否 传质过程可压缩流体的材料模型.计算粘度和热传导系数的Sutherland公式，常数热容粘度，热容和热传导系数为温度的函数.粘度，热容和热传导系数为压强的函数.粘度，热容和热传导系数同时为温度和压强的函数高马赫数流动不可压缩流动的材料模型.粘度，热容和热传导系数为常数粘度，热容和热传导系数为温度的函数.粘度，热容和热传导系数为时间的函数湍流模型：PQndtl混合长度模型(Pran

6、dtlmixing-lengthmodel),k-模型，RNGk-模型及k-)模型.非牛顿流体模型.多孔介质模型中仿ADINA电磁分析模块电磁学是科研及工程中的一个重要领域，特别是电磁效应还常常与结构力学和流体系统耦合考虑。电磁学有很多重要的应用，包括：电动马达，炉子和烤箱的加热，医疗，电磁开关，电磁泵和刹车，波导，天线，传输线，电磁铸造，金属无损检测等等。上述所有的电磁现象和应用均无一例外地由麦克斯韦方程组来表征。为了实现电磁多物理场的应用，中仿ADlNA研发工程师一直致力于发展ADINA新的模拟工具一中仿ADINA电磁分析模块，完美求解不同的载荷和边界条件作用下的麦克斯韦方程组。中仿ADl

7、NA电磁分析模块以其优越的模拟性能，使用户可以求解不同的电磁问题，并能将电磁效应与流体流动耦合进行分析。麦克斯韦一阶方程组从根本上描述了电场强度E和磁场强度H的关系，参考Ref.1,VE+K=OVD=p0VxH-J=OV.B=O并满足K=K0+BzJ=J0E+Da/D=sE;B=aH并且，麦克斯韦方程组的频域（谐波分析）形式为:VE+K=OVJ=0VxH-J=Ov=o这里，K=K0+i”HJ=J0+(ifi)E在这些方程中，电磁材料属性均由S,b描述，即介电常数，磁导率和电导率。其源项为两个密度值J。和Ko,以及电荷密度自。结合适当的边界条件，通过求解麦克斯韦方程组便可得出给定求解域的E和在A

8、DlNA电磁分析模块中，采用了两种明显不同的方程，即一种新的EH公式和A-公式，我们通常使用的公式A如下：E=-V0-HA/日B=VxA我们用有限元方法求解这两个公式。出于效率和准确度的考虑，是将这些方程在不增加新的方程的情况下进行二阶重构，而不是求解上述提到的麦克斯韦一阶方程，参考Ref.2值得注意的是，中仿ADINA电磁分析模块提供了E-H及A-这两个特别的公式。因为A公式为广大工程师和科学者所熟知，可以直接地使用，但也存在一定的缺陷。E-H公式则非常新颖，使用了未知的物理变量，将更加直接地耦合到流体和结构问题中去。首次发布的中仿ADlNA电磁分析模块，能够求解以下不同类别的电磁问题： 静

9、电场静磁场DC电流传导 时谐边电流AC电流传导 洛伦兹力电磁热耦合波导当然，中仿ADINA电磁分析模块的前后处理和求解都是在中仿ADINA用户界面下完成的。下面展示了三个利用中仿ADINA电磁分析模块求解的模型：1尖锐材料界面问题的谐波分析第一个例子,展现了中仿ADlNA电磁分析模块在求解尖锐材料界面时的能力，即界面相邻的材料属性差异非常大的情形。如图1所示，外层区域材料是不导电的，而内层区域材料具有很高的电导率。由于两种材料差异很大，在材料界面处电磁场会发生突变。处理该问题时，中仿ADINA电磁分析模块对每个区域都采用EH公式求解，而不是不同的区域用不同的公式来计算。图2与3分别展示了电场和

10、磁场强度的实部和虚部。ADIlNA图2尖锐材料界面问题：电场强度E的矢量图；实部（左）和虚部（右）FHTIME1.OCO112.14ADINAHMkRXTIME1.000t0M00OMO04-03200.1M-OOOOe4XTME1000taooO05710001500-0X)0Q2S930图3尖锐材料界面问题：磁场强度H的矢量图：实部（左）和虚部（右）我们同时也比较了中仿ADINA电磁分析模块的模拟值与理论值，如图4和5所示，可以看出计算结果与理论值是高度吻合的。图4尖锐材料界面问题：电场强度E模拟值和理论值的比较；实部（左）和虚部（右）O2O.O050510152025O.O.4。X-Sz

11、0.20.00.2,I.Ii,0.350.40.60.81.00。02DISTANCE.ADINA-EMHMI-IX-Analytical0.40.60.8DISTANCE1.0图5尖锐材料界面问题：磁场强度H模拟值和理论值的比较；实部（左）和虚部（右）管道中玻璃液的电磁诱导混合问题电磁搅拌和混合是典型的多物理场现象。将中仿ADINA电磁分析模块的A-公式及ADINACFD模块的流体公式耦合使用，即可模拟管式混合器中电磁驱动下的对流混合问题。该模型的示意图如图6所示，在该例中，两个电极放置在柱形管道的导电流体内，其时变电压所产生的洛伦兹力会驱动流体搅拌和混合，此外整个装置还处于外部的恒定磁场中

12、。由于洛伦兹力的影响，搅拌与混合发生在垂直于流体流向的平面上。outlet图6电磁诱导混合：示意图管道顶部的瞬态混合过程的动态过程由下图7至9所示，入口浓度是非均匀的。下面也展示了某时刻的电磁混合情况，包括，计算的势A和,在垂直于流体流向的平面上的速度场，入口和出口处的质量浓度，从出口处的均匀浓度分布可看出电磁驱动下完美的混合效果。ADINAAPTTweooooeooo1aoo40.0C36O0OJQOOEoooaoo02000Q81900OjOO100O0000600图7电磁诱导混合：A（左）和（右）图8电磁诱导混沌混合：近入口处的速度矢量图图9电磁诱导混合：入口（左）和出口（右）处的质量比

13、时谐磁场激励下带有裂缝的环形导体涡流分析该问题的示意图如图10所示，外部的谐波磁通作用于导体而产生涡电流。环形导体有四个等深度的裂缝，这些裂缝会改变无裂缝时的电磁场，这种检测就是电磁无损检测的基本原理。建模时，由于对称性，仅模拟整个区域的1/8。这类三维时谐涡电流问题将使用中仿ADINA电磁分析模块的E-H公式求解。图11和12展示了切面上电场和磁场强度的实部与虚部，可以看出裂缝的存在的确改变了电场和磁场的方向和大小。cracks图10环形导体涡电流：示意图EFI-RTIME1.0|1.420t-1.260E1080-0.90.720E0.540-0.360TOJBOEFI-ITIME1.(X

14、X)1.246t-1.1700.990-0.810Q0.630吟0.450-0.270二0.090图工工环形导体涡电流：电场强度E矢量图；实部（左）和虚部（右）HMl-RXTIME1.08000.666667.533333.4000266667.133333.HMI-IXTIME1.0-66667.-133333.-2000.-266667.-333333.图12环形导体涡电流：磁场强度H;实部（左）和虚部（右）参考资料1. C.A.BalaniszAdvancedEngineeringElectromagnetics,JohnWiley&Sons,NewYork,1989.2. K.J.Batheetal.zThe