ANSYS在原有Mechanical APDL(也叫ANSYS Classical)的基礎上，相繼合并開發了ANSYS Workbench CFX和ANSYS CFX,從12.0版本開始又合并集成了另一款著名的計算流體力學軟件FLUENT。通過堅持不懈的努力，ANSYS流固耦合分析從單向到雙向、從簡單二維模型到復雜三維模型、從小變形分析到基于動網格或網格重構的大變形分析，功能不斷增加，分析能力大幅加強、分析結果日益精確。

同時，由于集成了多個產品，流固耦合的分析使用方法也變得多種多樣，比如可以通過Mechanical APDL Product Launcher設置基于MFX的雙向耦合分析，可以通過Mechanical APDL本身設置與CFX或FLUENT的單向耦合分析，可以通過ANSYS Workbench設置與CFX和FLUENT的單向耦合分析，通過ANSYS Workbench平臺設置ANSYS和CFX的雙向耦合分析，

到13.0版本雖然還不支持ANSYS與FLUENT的雙向耦合分析，但是通過第三方軟件MPCCI也可以輕松實現雙向耦合分析，具體的可行性設置方式如表1所示。

表1  ANSYS流固耦合可行性設置方式

因為通過ANSYS Workbench設置單向和雙向耦合分析有相應的快捷菜單，所以大致過程十分簡單，只需注意各個求解器的內部設置即可，此處不做多講。以下簡單介紹一下非Workbench方式設置的單向耦合和雙向耦合分析的基本步驟。

對于單向耦合分析，因為沒有流場和固體的交錯迭代求解，所以，耦合其實主要是指耦合界面處的數據傳遞。以CFX-Post傳遞耦合面數據的方式創建ANSYS Mechanical APDL載荷為例，其單向數據傳遞過程設置大致如下：

Step 1：打開Mechanical APDL導入模型，設置結構單元類型、面單元(SURF154)和實參數，然后分別劃分結構網格和耦合面網格。完畢后，通過單擊Preprocessor>Archive Model>Write輸出包含所有有限單元信息(DB All Finite Element Information)的CDB文件(見圖3(左))。

Step2：在CFX-Post中打開流體分析的.res結果文件。單擊File>ANSYS Import/Export>Import ANSYS CDB Surface。此時，會彈出Import ANSYS CDB Surface對話框，見圖1所示。

Step 3：在Import ANSYS CDB Surface對話框中，指定File為之前使用Mechanical APDL保存的CDB文件，也就是指定目標傳遞面。然后指定流體分析中的相應面為AssociatedBoundary,映射到結構面(目標傳遞面),并適當設置其他選項。單擊OK按鈕導入ANSYS CDB網格。

Step 4：此時，只是面面映射完成，接著進行數據傳遞并導出文件。單擊File>ANSYSImport/Export>Export ANSYS Load File,彈出Export ANSYS Load File對話框，見圖2所示。

圖1  加載ANSYS .cdb結構文件

圖2  導出ANSYS.sfe載荷文件

Step 5：在ExportANSYS Load File對話框中，設定文件名保存數據。Location參數值中指定導入的ANSYS結構面。File Format下拉菜單中選擇ANSYS Load Commands (SFE or D),或者，選擇包含所有傳遞信息的WB Simulation Input (XML)方式輸出。然后，在Export Data中選擇要輸出的數據：Normal Stress Vector, Tangential Stress Vector,Stress Vector, Heat TransferCoefficient, Heat Flux或者Temperature。單擊Save按鈕，ANSYS載荷數據文件就創建好了。

Step 6：回到Mechanical APDL界面，單擊File>Read Input From..導入剛才生成的.sfe載荷文件。然后設置約束等其他邊界條件，全部設置完畢后，即可求解，如圖3(右)所示。

FLUENT+ Mechanical APDL的單向耦合分析過程與CFX+ Mechanical APDL單向耦合過程十分相似，單擊File>FSI Mapping>Surface,在彈出的Surface FSI Mapping對話框中，指定保存的ANSYS CDB文件為FEA File,單擊Read按鈕，便可以導入CDB文件(見圖4)。檢查無誤后，設置對話框右側的Output File屬性，單擊Write按鈕可以導出具有載荷信息的新CDB文件(注意不是.sfe文件)。然后在Mechanical APDL中通過Read input from...可以加載新的CDB文件完成載荷加載。

圖3 Mechanical APDL導出.cdb文件(左)和加載.sfe載荷文件(右)

圖4 通過FLUENT中的FSI Mapping導入、導出CDB文件

相較于單向耦合分析，雙向耦合分析的設置要復雜得多，除了設置求解順序、求解器之間的數據傳遞屬性外，還需要仔細設定各個求解器的迭代屬性等眾多相關內容。所以，目前常用的雙向耦合分析都是通過ANSYS Workbench設置的，ANSYS Workbench提供了便捷的快捷菜單設置方式，可以方便地完成雙向耦合分析的數據傳遞部分。本書中的雙向耦合分析有大量實例，此處不作講解，下面簡單介紹一下通過ANSYS Mechanical APDL Product Launcher設置雙向耦合分析，大致設置步驟如下：

Step 1：打開ANSYS Mechanical APDL Launcher,在Simulation Environment中選擇MFX-ANSYS/CFX。然后選擇License為ANSYS Multiphysics(見圖4)。

圖4 ANSYS Mechanical APDL Launcher窗口

Step 2：在MFX-ANSYS/CFX Setup選項卡中，設置ANSYS Run..屬性，如WorkingDirectory、Job name等。

Step 3：設置CFX Run..屬性，如Working Directory、Definition File、Initial Values File等。Step 4單擊Run按鈕。

通過ANSYS Mechanical APDL Product Launcher設置MFX分析時，ANSYS和CFX會自動啟動，用戶需要分別設置其屬性和參數。同時，需要在本地機器使用CFX,如果想在不同機器運行CFX,需要通過命令流方式設置，參見ANSYS幫助文件中的Starting an MFX Analysisvia the Command Line。

文章來源：精準CAE部落