對于一般的流固耦合問題，Abaqus提供的仿真方法多種多樣，最常用的三大類是：

1.協同求解

需要不同求解器之間進行通信：

a.使用SIMULIA 協同仿真引擎

b.使用多場耦合分析工具MpCCI

c.使用Abaqus的ZAERO接口程序

2.CEL

3.SPH

而特殊流固耦合問題，比如滲流（Seepage分析）、濕模態（可用Acoustic單元）、流體腔（Fluid Cavity）等，Abaqus也都有對應的分析手段。

最近問到的流固耦合問題比較多，這期文章就介紹一下Abaqus常用的三大類流固耦合分析方法。

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1.協同求解

a.使用SIMULIA協同仿真引擎

首先要有兩個model，一個CFD，一個Structure，定義耦合界面，并分別創建兩個作業；然后通過SIMULIA協同仿真引擎引用兩個model的作業，創建一個協同仿真；最后提交協同仿真任務，在模型樹中可調出兩個協同分析作業的監控。

Abaqus/CFD特點：

能夠進行不可壓縮流體（通常認為是液體或者密度變化相對較小的氣體，0≤Ma≤0.1~0.3）動力學分析，可以是層流或湍流（4種湍流模型）、穩態或瞬態（能夠使用ALE變形網格）。

流體參數：

密度、粘度、初始速度、等壓比熱容、熱膨脹系數。

工程應用領域：

大氣擴散、汽車氣動設計、生物醫藥、食品加工、電器冷卻、模具填充等。

6.10版引入CFD求解器，2017版取消，因此該方法只能在Abaqus有限版本內使用：

SIMULIA Co-simulation Engine簡介：

達索SIMULIA的多場耦合求解平臺，內置于Abaqus Job模塊，功能強大，可以用于耦合Abaqus不同求解器或第三方求解器，比如單獨在Abaqus內可以做到：

①流固耦合

將一個Abaqus/Standard或Abaqus/Explicit分析過程與一個Abaqus/CFD分析過程進行協同；

②共軛熱傳導

將一個Abaqus/Standard分析過程與一個Abaqus/CFD分析過程進行協同；

③電磁-熱或電磁-力學耦合

將兩個Abaqus/Standard分析過程進行協同；

④隱式瞬態分析和顯式動態分析之間耦合

將一個Abaqus/Standard分析過程與一個Abaqus/Explicit分析過程進行協同。

b.使用多場耦合分析工具MpCCI

Mesh-based parallel Code Coupling Interface（基于網格的交互式耦合并行程序），通過松耦合方式實現多場問題的求解分析。

特點：

1996年開始，支持大多數主流CAE軟件，現已成為全球唯一的多場耦合分析的工業標準和平臺。

數據通信方式：

序列式

并行式

應用領域：

航空航天、汽車行業、大氣環境、生物醫藥、機械電子、化工等。

c.使用Abaqus的ZAERO接口程序

通過 abaqus tozaero interface可以在Abaqus和ZAERO之間交換氣彈數據。

流程：

Universal文件：

包含節點、坐標系、模態頻率、質量歸一化的振型、質量矩陣等。

執行：

abaqus tozaero interface在Abaqus/CAE中沒有圖形界面，只能手動修改inp文件來定義universal文件的輸出項，再通過command窗口運行接口程序：

abaqus tozaero	job=job-name
	[unvfile=unv-file-name] [odbfile=odb-file-name] [mtxfile=mtx-file-name] [step=step-number] [mode={text | binary}]

2.CEL

拉格朗日網格：運動

節點與材料綁定，單元隨材料變形而變形，拉格朗日單元總是100%充滿單一的材料，故材料邊界與單元邊界永遠一致。

歐拉網格：不動

節點在空間固定，材料流過不變形的單元。歐拉單元可以不總是100%的充滿材料，許多可以是部分的或完全空的，因此每個時間增量步都會重新確定材料邊界。注意：歐拉分析中，歐拉網格要大于材料的活動范圍。

歐拉-拉格朗日接觸算法：

歐拉材料（使用狀態方程描述材料的流變行為）可以和拉格朗日單元通過歐拉-拉格朗日接觸來進行相互作用。包括此類接觸的分析通常稱為耦合的歐拉-拉格朗日分析（ Coupled Eulerian-Lagrangian）。

揭諦：風動？幡動？仁者心動；拉格朗日網格在動，歐拉網格不動

特點：

a.可用于固體材料的大變形分析；

b.支持自適應網格細化；

c.可以定義網格運動：歐拉網格移動、旋轉、縮放等來包絡歐拉材料；

應用領域：

常規流固耦合：如液體箱晃動分析、飛機水域迫降、產品包裝模擬、填充模擬等；多相流固耦合：拋錨在水和泥中的沉降深度，帶空氣域的輪胎滑水性能分析；固體大變形分析：如軋制、鳥撞、切削等；爆炸分析：JWL狀態方程。

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3.SPH

Smoothed Particle Hydrodynamics(平滑粒子流體動力學)  無網格法，注意：不是基于離散粒子間的碰撞、粘附等行為，這是跟DEM的最大區別。

這種方法是通過粒子間的物理距離、平滑距離h來確定“內核方程”，進而確定周圍粒子對中心粒子自由度的影響。

應用：

液體晃動、波浪、噴漆、水壓切割、氣流、填塞、破碎后的二次沖擊，鳥撞分析、射流爆破等。

方法：

把有限元網格轉化為SPH粒子，可以按照應力、應變或時間閾值來確定SPH粒子的轉化。

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Tips：上圖是Abaqus自帶的流固耦合經典案例，幫助文檔搜索“Impact of a water-filled bottle”即可找到水壺跌落CEL/SPH兩種方法的inp文件。當初第一次看到CEL方法很震驚，下載完模型怎么也找不到里面的水在哪?。▕W秘就藏在VFT工具里）~為了搞懂，我把這個案例說明翻譯了一遍，很有收獲。

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三大類方法在流固耦合方面的表現：

根據具體計算需求，結合各種方法的特點，選擇最合適的手段進行流固耦合仿真分析。

下載地址：ABAQUS初學者用戶子程序小例子