cfs post вектор напряжений

[dolivanov 7]

В CFX решаю нестационарную задачу о течении ньютоновской вязкой несжимаемой жидкости в канале с жесткими стенками, течение ламинарное. На входе задаю график средней скорости от времени, на выходе - нулевое давление. Геометрия сложная, сонная артерия.

На стенке этой трубы нужно посчитать среднее напряжение, с которым жидкость действует на стенку. Насколько я понимаю, математически я должен умножить тензор напряжений на нормаль и получить в каждой точке вектор напряжений.

В реальности в CFX Post в результатах есть вектор касательных напряжений Wall Shear с тремя компонентами и скалярная величина давления Pressure или Total Pressure (в моем случае они равны).

Я умножаю давление на нормаль Normal (три компоненты Normal X, Normal Y, Normal Z) и далее складываю покомпонентно с Wall Shear. По идее, должен получиться вектор напряжений, выражающий сумму касательного и нормального напряжений. Делаю это в разделе Variables.

Но получается, что ничего не получается.

Подскажите, что я делаю не так.

Заранее спасибо.

 

 

 

[ДОБРЯК 602]

17 минут назад, dolivanov сказал:

Насколько я понимаю, математически я должен умножить тензор напряжений на нормаль и получить в каждой точке вектор напряжений.

Интересный способ. )

Вы должны перейти в другую систему координат. И получите тензор напряжений в другой системе координат.

 

[dolivanov 7]

 

Только что, ДОБРЯК сказал:

Интересный способ. )

Вы должны перейти в другую систему координат. И получите тензор напряжений в другой системе координат.

 

Неверно выразился все же. Получу в этом случае вектор напряжений на площадке с этой нормалью.

[ДОБРЯК 602]

20 минут назад, dolivanov сказал:

Получу в этом случае вектор напряжений на площадке с этой нормалью.

Вы получите тензор напряжений в этой системе координат. И естественно вектор напряжений на нужной вам площадке. 

[dolivanov 7]

1 минуту назад, ДОБРЯК сказал:

Вы получите тензор напряжений в этой системе координат. И естественно вектор напряжений на нужной вам площадке. 

Результатом будет именно вектор напряжений. 

 

Но вопрос-то в том, как добыть из CFX этот исходный тензор напряжений или если иначе, то как сложить вектор давлений (давление умноженное на нормаль) и вектор касательных напряжений и отрисовать их и вывести в виде графика средних значений по какой-то площади. У меня операцию сложения векторов не получается выполнить в CFX Post.

[Fedor 1 597]

37 минут назад, dolivanov сказал:

 

Неверно выразился все же. Получу в этом случае вектор напряжений на площадке с этой нормалью.

Обычно этот объект называют - вектор тензора напряжений на площадке... Но, думаю можно и как Вы называете

[piden 2 874]

1 hour ago, dolivanov said:

У меня операцию сложения векторов не получается выполнить в CFX Post.

А если попробовать сразу создать выражение

Total Pressure * Normal X + Wall Shear X

итд?

 

Если можно, скиньте пример .res, где уже есть все эти величины, чтобы не создавать всю симуляцию ради этого..

2 hours ago, dolivanov said:

Но получается, что ничего не получается.

Как именно "не получается" выглядит?

 

ADD:

11 minutes ago, piden said:

попробовать сразу создать выражение

Total Pressure * Normal X + Wall Shear X

У меня получилось)

 

ADD2:

попробовал так

 

 

-- тоже получилось.

Подскажите, что я делаю не так?

Заранее спасибо)

Изменено 9 сентября 2019 пользователем piden

[karachun 2 038]

Чисто в порядке бреда: а не может проблема быть в том что давление хранится в центроиде/узле сетки а касательные напряжения в простеночной грани?

Offtop: это все потому что давление скалярное и касательное напряжение векторное!!!

[dolivanov 7]

7 минут назад, karachun сказал:

Чисто в порядке бреда: а не может проблема быть в том что давление хранится в центроиде/узле сетки а касательные напряжения в простеночной грани?

Offtop: это все потому что давление скалярное и касательное напряжение векторное!!!

Да, поэтому и умножаю давление на нормаль, чтобы можно было вектор давления и вектор касательных напряжений складывать.

Piden, сейчас на паре, завтра скину файл с результатами. Так же делал новую переменную, вроде все складывет и ошибку не выдает, но выше я показал картинку с отображением на поверхности сосуда результата сложения двух векторов, ничего не показывается, вместо цветного поля получаю просто синюю поверхность без шкалы значений.

[ДОБРЯК 602]

1 час назад, dolivanov сказал:

Да, поэтому и умножаю давление на нормаль, чтобы можно было вектор давления и вектор касательных напряжений складывать.

Так вот что вы понимаете под средним напряжением. )

3 часа назад, dolivanov сказал:

На стенке этой трубы нужно посчитать среднее напряжение,

 

[dolivanov 7]

17 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Так вот что вы понимаете под средним напряжением. )

 

Сначала я хочу сложить давление и вязкие силы, чтобы получить вектор напряжения на стенке сосуда. А потом уже осреднить его по поверхности и построить график зависимости от времени.

Отдельные графики для касательных напряжений и давления я могу построить, не могу сложить их.)

[ДОБРЯК 602]

7 минут назад, dolivanov сказал:

Сначала я хочу сложить давление и вязкие силы, чтобы получить вектор напряжения на стенке сосуда.

Скаляр  - тензор 0 -го ранга.  Вектор (сила) - тензор 1-го ранга. Механическое напряжение - тензор 2-го ранга.

Про какое осреднение вы говорите в рамках одного тензора? ) 

[dolivanov 7]

Прикрепляю архив с проектом. Там четвертинка трубы, задача стационарная.

 

Делаю вектор давления (переменная VectorPressure) - все ок, отрисовывает и вычисляет.

делаю сумму векторов давления и Wall Shear (переменная PressurePlusWSS)  - не работает. Не вычисляет и не отрисовывает.

 

Делал в Ансис 19.2.

 

Вот архив с проектом - Fsapr_Tube.zip

 

 

8 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Скаляр  - тензор 0 -го ранга.  Вектор (сила) - тензор 1-го ранга. Механическое напряжение - тензор 2-го ранга.

Про какое осреднение вы говорите в рамках одного тензора? ) 

Я из давления (скаляр) делаю вектор, умножая его на нормаль. Специально приложиk два скриншота - среднее давление на стенке (ave(pressure)@wall) и среднее давление на стенке, рассчитанное как среднее от модуля вектора давления на этой стенке (ave(VectorPressure)@wall), который сам же и ввел в виде переменной VectorPressure. Видно, что средние значения почти равны.

 

 

Далее хочу сложить этот вектор с вектором касательных напряжений (Wall Shear в CFX).

 

Потом беру среднее значение модуля этого вектора по какой-то области и строю график этого среднего значения от времени. 

Так же я строю график по времени среднего давления по этой же области и график средних касательных напряжений по области - тоже от времени.

 

Проблема в том, что не получается сложить два вектора.

Изменено 9 сентября 2019 пользователем dolivanov

[ДОБРЯК 602]

8 минут назад, dolivanov сказал:

Далее хочу сложить этот вектор с вектором касательных напряжений

Вы складываете нормальное напряжение и касательное напряжение для одной точки. Напряжение в точке - тензор 2-го ранга.  Для симметричного тензора - это 6 независимых величин. 

Зачем вы это делаете? Какой в этом смысл? )

Вы пытаетесь усреднить независимые величины.  Это то же самое что усреднять  перемещение по оси Х и по оси Y, в рамках одного вектора перемещений.   

Зачем вы это делаете? )

 

[dolivanov 7]

1 час назад, ДОБРЯК сказал:

Вы складываете нормальное напряжение и касательное напряжение для одной точки. Напряжение в точке - тензор 2-го ранга.  Для симметричного тензора - это 6 независимых величин. 

Зачем вы это делаете? Какой в этом смысл? )

Вы пытаетесь усреднить независимые величины.  Это то же самое что усреднять  перемещение по оси Х и по оси Y, в рамках одного вектора перемещений.   

Зачем вы это делаете? )

 

Чтобы выяснить величину усилия, с которым жидкость действует на стенку. В cfx post есть такая переменная - называется force. Я хочу получить аналог в напряжениях, то есть оценить величину вектора напряжений в точках стенки сосуда. Никакие тензоры я не складываю. Я складываю два вектора, пусть вы их и называете тензорами 1-го ранга. 

[ДОБРЯК 602]

5 минут назад, dolivanov сказал:

Я хочу получить аналог в напряжениях, то есть оценить величину вектора напряжений в точках стенки сосуда.

Напряжение в точке не вектор, а тензор - 6 независимых величин. 

Но если есть желание, то складывайте нормальные и касательные напряжения в одной точке.)

Измените направление скалярного давления))))) и складывайте. 

 

[soklakov 1 475]

55 минут назад, dolivanov сказал:

В cfx post есть такая переменная - называется force. Я хочу получить аналог в напряжениях, то есть оценить величину вектора напряжений в точках стенки сосуда.

force - это интеграл напряжений, а именно интеграл нормальных составляющих напряжений по стенке (интеграл давления).  в каком смысле аналог вы хотите получить?

но вот насчет величины вектора напряжений кое-что можно подумать.

в точке на стенке есть сдвиговые(касательные) и нормальная компоненты вектора напряжений.

чтобы определить величину вектора (модуль) нужно взять корень квадратный из суммы квадратов его компонент.

касательные компоненты это wall_shear_stress  на стенке, а нормальная компонента - это, страшно сказать, скалярное pressure на стенке.

[dolivanov 7]

1 час назад, ДОБРЯК сказал:

Напряжение в точке не вектор, а тензор - 6 независимых величин. 

Но если есть желание, то складывайте нормальные и касательные напряжения в одной точке.)

Измените направление скалярного давления))))) и складывайте. 

 

Не понимаю, о чем вы пишете.

 

Что, нельзя складывать компоненты нормального и касательного напряжений на площадке с нормалью n? И что при такой операции не получится вектор напряжений на площадке с нормалью n?

 

38 минут назад, soklakov сказал:

force - это интеграл напряжений, а именно интеграл нормальных составляющих напряжений по стенке (интеграл давления).  в каком смысле аналог вы хотите получить?

но вот насчет величины вектора напряжений кое-что можно подумать.

в точке на стенке есть сдвиговые(касательные) и нормальная компоненты вектора напряжений.

чтобы определить величину вектора (модуль) нужно взять корень квадратный из суммы квадратов его компонент.

касательные компоненты это wall_shear_stress  на стенке, а нормальная компонента - это, страшно сказать, скалярное pressure на стенке.

Вот спасибо. А я что-то не додумался до этого, хотел складывать вектора, а потом уже искать модуль результирующего вектора.

 

Попробую завтра на работе.

 

И все же вопрос - как ввести в переменную сумму двух векторов и отобразить их в виде поля цветом на модели?

Короче, тема такая.

 

Есть артерии с разной степенью стеноза (сужения). Если разработать какой-то критерий, при помощи которого можно было бы определять, склонна ли бляшка к отрыву, то можно было бы рассчитывать течение крови по такому сосуду, считать напряжение на стенке (напряжение, которое выражает и силы давления, и вязкие силы), сравнивать его с критерием и делать вывод, что бляшка склонна к отрыву или не склонна. Это если кратко.

[ДОБРЯК 602]

9 минут назад, dolivanov сказал:

Что, нельзя складывать компоненты нормального и касательного напряжений на площадке с нормалью n? И что при такой операции не получится вектор напряжений на площадке с нормалью n?

Не получится. 

Напряжение в точке (в узле) это не 3-х мерный вектор, как сила или перемещение, а тензор 2-го ранга. 

Матрица 3х3. Шесть независимых величин. Шесть, а не три. )

[soklakov 1 475]

18 минут назад, dolivanov сказал:

сравнивать его с критерием и делать вывод, что бляшка склонна к отрыву или не склонна.

Цепляем бляшку на контакт к стенке. Потом, когда-нибудь, не сразу, можно сделать контакт CZM. Но пока просто смотрим напряжения в контакте. Когда превышены усилия адгезии в большой области - бляшка сорвалась.

Осталось получить поле давления по поверхности бляшки. Его можете скидывать даже просто нормальное, уже будет довольно точно. Даже с учетом того, что кровь вязкая. А уж когда еще касательные составляющие учтете, совсем скучно станет.

Вы без касательных-то посчитали?