隨著工程仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，流固耦合仿真分析已成為很多工程領(lǐng)域解決流固耦合復(fù)雜問(wèn)題的常用方法。作為一款行業(yè)應(yīng)用非常廣的工程仿真軟件，Workbench為工程師們提供了一個(gè)多軟件耦合平臺(tái)，可用于涉及流固耦合系統(tǒng)問(wèn)題的仿真求解。

“神工坊“高性能仿真平臺(tái)是基于國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心HPC集群打造的圖形化仿真平臺(tái)，為用戶(hù)提供“PC式”高性仿真體驗(yàn)。HPC集群采用專(zhuān)用服務(wù)器，并行文件系統(tǒng)，InfiniBand網(wǎng)絡(luò)等高性能仿真硬件，可以大幅提升仿真求解的效率。

一、平臺(tái)使用介紹

本文將向您介紹如何在“神工坊“高性能仿真平臺(tái)通過(guò)軟件原生界面操作方式使用Workbench軟件對(duì)某戰(zhàn)斗機(jī)流固耦合分析，并能夠充分調(diào)用超算HPC資源，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高效仿真求解。

登錄“神工坊“高性能仿真平臺(tái)，訂閱Workbench之后，在仿真計(jì)算模塊中，雙擊Workbench軟件圖標(biāo)，進(jìn)入作業(yè)提交界面，填入相應(yīng)信息提交即可。

二、流體求解

在Workbench中拖動(dòng)左側(cè)工具欄選擇Fluent流體軟件，在Geometry欄導(dǎo)入本次的飛機(jī)模型，點(diǎn)擊Mesh進(jìn)行相應(yīng)的網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格完成之后點(diǎn)擊Setup進(jìn)入到Fluent界面設(shè)置相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)進(jìn)行求解。如圖所示，求解過(guò)程中可以實(shí)時(shí)觀測(cè)殘差和監(jiān)控參數(shù)以便及時(shí)改正參數(shù)（筆者在第一次計(jì)算就出現(xiàn)了因湍流模型選擇不當(dāng)，而導(dǎo)致殘差未呈現(xiàn)收斂趨勢(shì)，于是及時(shí)暫停計(jì)算，并修改了湍流模型，若是非原生界面操作，無(wú)效計(jì)算不僅浪費(fèi)了余額，而且還會(huì)影響項(xiàng)目的進(jìn)展）。

流體求解完成后，可在Workbench中查看后處理云圖，點(diǎn)擊Result即進(jìn)入CFD-POST，選擇顯示飛機(jī)機(jī)身的壓力云圖，在接下來(lái)的固體求解計(jì)算中也是導(dǎo)入流體求解的表面壓力分布結(jié)果，進(jìn)行機(jī)身的剛度變形以及應(yīng)力求解。

三、流固耦合求解

在流體求解完成之后，我們回到Workbench工作界面，拖動(dòng)左側(cè)Static Structural模塊，將流場(chǎng)的幾何與流體的計(jì)算結(jié)果鏈接中即可完成模型與流場(chǎng)壓力的傳遞。

點(diǎn)擊Static Structural模塊中的Model，進(jìn)入結(jié)構(gòu)模塊，對(duì)飛機(jī)機(jī)身的進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)置相關(guān)求解參數(shù)，將流場(chǎng)壓力加載到相應(yīng)的流固耦合面，進(jìn)行結(jié)構(gòu)求解。結(jié)構(gòu)求解完成之后選擇機(jī)身的變形云圖以及應(yīng)力云圖進(jìn)行顯示。

機(jī)身變形云圖

四、總結(jié)

工程師可根據(jù)流固耦合分析提供的變形和應(yīng)力分布信息，針對(duì)薄弱點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)利用拓?fù)鋬?yōu)化方法對(duì)強(qiáng)度富余處進(jìn)行優(yōu)化，從而進(jìn)一步提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)的性能和可靠性。這種綜合分析和優(yōu)化方法使工程師能夠針對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的局部問(wèn)題進(jìn)行精細(xì)化調(diào)整，同時(shí)通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化，消除不必要的材料使用，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)，提高飛機(jī)的飛行效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，使飛機(jī)具有更高的性能水平。