本教程演示了T型管道受到高溫流體影響而產生變形的單向流固耦合計算分析。

 1     啟動Workbench并建立分析項目 

（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進入ANSYS Workbench 19.2界面。

（2）分別雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）和Analysis systems→Static Structural選項，即可在項目管理區創建分析項目A（流體）和項目B（固體），將項目A的幾何數據（A2）傳遞給項目B（B#），將項目A的結果數據（A5）傳遞給項目B（B5）。

 2     導入幾何體 

（1）在A3欄的Geometry上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時會彈出“打開”對話框。

（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導入幾何體文件。

 3     劃分模型網格 

（1）雙擊A3欄Mesh項，進入Meshing界面，在該界面下進行模型的網格劃分。

（2）右鍵選擇流體域的入口與出口，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對話框，輸入名稱inlet，outlet1和outlet2，單擊OK按鈕確認。

（3）右鍵選擇管道固體的內表面口外表面，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對話框，輸入名稱pipe inner wall和pipe outer wall，單擊OK按鈕確認。

（4）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項，開始生成網格。

（5）網格劃分完成以后，單擊模型樹中Mesh項可以在圖形窗口中查看網格。

（6）執行主菜單File→Close Meshing命令，退出網格劃分界面，返回到Workbench主界面。

（7）右鍵單擊Workbench界面中A3 Mesh項，選擇快捷菜單中的Update項，完成網格數據往Fluent分析模塊中的傳遞。

 4     定義流體模型 

（1）雙擊A4欄Setup項，打開Fluent Launcher對話框，單擊OK按鈕進入FLUENT界面。

（2）單擊命令結構樹中General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板。在SolverTime中選擇Steady。

勾選Gravity，在Y中填入-9.81m/s2。

（3）在模型設定面板Models中雙擊Energy按鈕，彈出Energy（能量模型）對話框，勾選Energy Equation，單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

（4）在模型設定面板Models中雙擊Viscous按鈕，彈出Viscous Model（湍流模型）對話框，在Model中選擇Realizable k-epsilon(2eqn)，在Near-Wall Treatment中選擇Scalable Wall Functions，單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

 5     定義材料 

（1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，彈出Create/Edit Materials（材料）對話框。單擊Fluent Database按鈕彈出Fluent Database Materials對話框，選擇water liquid單擊Copy按鈕確認。

（2）同（1），選擇固體材料鐵。

（3）單擊主菜單中Setting Up Physics→Zones→Cell Zone Conditions面板。設置流體域材料為水，固體域材料為鐵。

 6     邊界條件 

（1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按鈕啟動的邊界條件面板。

（2）在邊界條件面板中，雙擊設置inlet，Velocity Magnitude填入0.5。

在Thermal選項卡中，Temperature填入370，單擊OK按鈕確認退出。

（3）雙擊設置pipe_inner_wall，在Thermal選項卡中，Thermal Condition選擇Coupled，Material Name選擇Steel。

（4）雙擊設置pipe_outer_wall，在Thermal選項卡中，Thermal Condition選擇Temperature，Temperature中填入300，Material Name選擇Steel。

 7     初始條件 

（1）單擊主菜單中Solve→Initialization按鈕，彈出Solution Initialization（初始化設置）面板。

Initialization Methods中選擇Hybrid Initialization，單擊Initialize按鈕進行初始化。

 8     流固熱耦合計算 

（1）單擊主菜單中Solve→Run Calculation按鈕，彈出Run Calculation（運行計算）面板。

在Number of Time Steps中輸入500，單擊Calculate開始計算。

（2）計算收斂完成后，單擊單擊主菜單中File→Close Fluent按鈕退出FLUENT界面。

 9     設置結構材料 

（1）雙擊B2欄Engineering Data項，進入B2：Engineering Data界面，在該界面下進行材料屬性設置。

（2）在Outline of Schematic B2：Engineering Data窗口中，右鍵空白處選擇Engineering Data Sources按鈕，彈出的“ Engineering Data Sources”窗口，單擊鼠標左鍵選擇General Materials，在Outline of General Materials窗口中，選擇Stainless Steel單擊右側的“+”號。

（3）關閉B2：Engineering Data界面。

 10     結構模型設置 

（1）雙擊B5欄Model項，進入Static  Structural界面，在該界面下進行模型的網格劃分和模型設置。

（2）在Geometry中，右鍵單擊流體域幾何體選擇Suppress Body禁用流體域。

（3）單擊選擇固體域，在Material中，Assignment選擇Stainless Steel。

（4）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，依次選擇Mesh→Insert→Method，Method選擇Hex Domainant，Free Face Mesh Type選擇All Quad。

（5）網格參數設置，在Element Size中輸入2e-3，在Quality中，Smoothing選擇High。

（6）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項，開始生成網格。

（7）在工具欄單擊Inertial->Standard Earth Gravity，Direction選擇-Y。

（8）在工具欄單擊Supports->Displacement，選擇固體域中三個出入口的端面，設置位移為0。

（9）右鍵單擊模型樹中Imported Load選項Insert->Body Temperature，在CFD Domain中選擇solid_domain。

（10）右鍵選擇Solution，分別單擊Insert->Deformation->Total和Insert->Strain->Equivalent作為計算輸出變量。

（11）右鍵選擇Solution，單擊Slove開始計算。

（12）計算完成后，單擊Solution中的Total Displacement便可得到變形的計算結果圖。