Hydrodynamische Elemente ermöglichen die Simulation der Interaktion von Fluids mit Volumenkörper ohne Berücksichtigung der Details zur Strömung. Diese Elemente sind nur gut für umschlossene Fluids geeignet, da die Bewegung des Fluids (z. B. Schwappen) nicht berücksichtigt wird. Eine solche Interaktion zwischen Fluids und Volumenkörpern erfolgt in der Regel mit hydrostatischen Drucklasten. Hydrodynamische Elemente bieten jedoch eine präzisere Darstellung der Fluid-Volumenkörper-Interaktion, da sie die Trägheit des sich bewegenden Fluids berücksichtigen, wenn der Container bewegt oder deformiert wird.
Hydrodynamische Elemente folgen der Annahme, dass die Scherspannung vernachlässigt werden kann und dass die Dehnungsenergie nur von der volumetrischen Dehnung abhängt:
U = 0.5*K*ε v 2
Wobei K und ε v das Massenmodul bzw. die volumetrische Dehnung sind. Auf diese Weise wird eine normale hydrostatische Massenantwort als P = K*ε v angegeben.
Hydrostatische 3D-Elemente können verschiedene geometrische Formen aufweisen: Quader (8 Eckknoten, 6 vierseitige Seiten), Pyramiden, (5 Eckknoten, 1 vierseitige Seite, 4 dreieckige Seiten) und Tetraeder (4 Eckknoten, 4 dreieckige Seiten). Mittlere Knoten sind erforderlich, um große Bewegungen des Fluids besser zu beschreiben.
Bestimmung der Oberflächennummern für hydrodynamische 3D-Elemente
Beachten Sie beim Anwenden von Lasten auf eine Oberflächennummer eines hydrostatischen Bauteils, dass nicht alle Modelle alle Linien auf der zu belastenden Fläche auf der gleichen Oberfläche aufweisen. Was geschieht in dieser Situation? Wenn das Modell aus einem CAD-Volumenkörpermodell stammt, erhalten alle Flächen, die mit der Oberfläche des CAD-Modells übereinstimmen, die Last, unabhängig von der Oberflächennummer der Linien. Bei handgefertigten Modellen und bei CAD-Bauteilen, die so geändert wurden, dass das Bauteil nicht mehr mit dem CAD-Bauteil verbunden ist, bestimmt die Oberflächennummer, die bei drei der vier Linien übereinstimmt, die eine Fläche definieren (Bereich mit vier Knoten), oder bei zwei der drei Linien (Bereich mit drei Knoten) die Oberflächennummer der Fläche.
Wählen Sie als Nächstes die Integrationsreihenfolge für die hydrodynamischen 3D-Elemente in diesem Bauteil im Dropdown-Feld Integrationsreihenfolge aus. Wählen Sie für rechteckig geformte Elemente die Option zweitrangig aus. Für leicht verformte Elemente wählen Sie die Option3. Ordnung. Für extrem verformte Elemente wählen Sie die Option 4. Ordnung. Die Berechnungszeit für die Formulierung der Elementsteifigkeit erhöht sich mit der dritten Potenz der Integrationsreihenfolge. Aus diesem Grund sollte die niedrigste Integrationsreihenfolge, die zu akzeptablen Ergebnissen führt, verwendet werden, um die Verarbeitungszeit zu verkürzen.
Damit für die hydrodynamischen 3D-Elemente in diesem Bauteil mittlere Knoten aktiviert werden, wählen Sie im Dropdown-Feld Mittlere Knoten die Option Einbezogen aus. Wenn diese Option aktiviert ist, werden für hydrodynamische 3D-Elemente zusätzliche Knoten in der Mitte jeder Kante definiert. (Bei Netzen von CAD-Volumenkörpermodellen folgen mittlere Knoten der ursprünglichen Krümmung der CAD-Oberfläche, abhängig von der gewählten Option, bevor das Netz erstellt wurde. Bei handgefertigten Modellen und geänderten CAD-Modellnetzen befindet sich der mittlere Knoten in der Mitte zwischen Eckknoten.) Dadurch wird ein hydrodynamisches 3D-Element mit 8 Knoten zu einem hydrodynamischen 3D-Element mit 20 Knoten. Ein Element mit mittleren Knoten führt zu genaueren berechneten Abstufungen. Elemente mit mittleren Knoten verlängern die Verarbeitungszeit. Wenn das Netz ausreichend klein ist, wird mit den Mittelknoten u. U. kein wesentlich genaueres Ergebnis erzielt.