ICFD
關注創建者：AlainZhou 創建時間：2019-08-25
ICFD的視頻教程
大壩崩潰過程二維仿真模型-ICFD（Dam_breaking ICFD-2D）
本教程最大的亮點在于采用LS-Dyna ICFD對液體的流動過程進行仿真。流體仿真模型需要的最基本的關鍵字在該模型中都已經包含，在熟悉該仿真模型的建立過程后，大家可以利用教程中用到的關鍵字建立自己的流體仿真模型。希望該視頻對于想分析流體運動狀態的朋友能有所幫助和啟發。 教程中采用的前后處理軟件為LS-prepost, 求解器為LS-Dyna。如有看不明白的地方，歡迎留言。
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ICFD的實例教程
1.LS-Dyna ICFD求解器介紹
不可壓縮流動求解器基于應用于流體力學的現有有限元技術。它與固體力學求解器完全耦合。FSI 耦合分析，允許通過顯式技術進行穩健的弱 FSI 耦合分析，或使用隱式進行強 FSI 耦合分析。除了能夠處理自由 表面流動之外，使用保守的水平集界面跟蹤技術,還可進行雙相流分析功能。還支持基本湍流模型。本求解器是 LS-DYNA 中第一個應用新的體網格劃分器，它只需將流體域邊界的高質量表面網格作為輸入，然后由 程序自動生成體網格。另外，在隨著不可壓縮流的時間推進期間，求解器將自適應地重新網格化輸入求解器 特點。網格劃分器的另一個重要特征是能夠創建邊界層網格。當在流體壁附近計算剪切應力時，這些各向異性邊界層網格是模型求解關鍵。
圖 1 ICFD 汽車外流場、水流沖擊大壩、圓柱擾流案列
2. LS-DYNA ICFD 基本功能
2.1自動體網格生成
ICFD 求解器使用自動體網格器劃分流體域。 這極大地簡化了前處理階段，而且，提供高質量的表面網 格。 對于 FSI 流-固耦合分析，求解器使用 ALE 方法進行網格移動。 在 FSI 模擬導致大位移的情況下，求解器可以自動重新網格化以保證可接受的網格質量。
圖 2 ICFD自動生成邊界層及體網格
2.2網格細化和自適應網格劃分工具
LS-Dyna為用戶提供了幾種工具用于細化局部體網格，以便更好地捕獲網格敏感現象，例如湍流渦流或邊界層分離和再附著。在幾何體設置期間，網格劃分器可以根據用戶指定曲面，生成體積內的局部網格尺寸。如果沒有使用內部網格來指定大小，則網格器將使用封閉體的表面大小進行線性插值。
展開 LS-DYNA-ICFD飛行器流場仿真 ￥39.99
ICFD作為DYNA新的流體動力學模塊，其可以模擬不可壓縮流體，并且可以進行流固耦合仿真。本案例利用ICFD模塊模擬某飛行器非穩態流場。
1、工況設置
DYNA-ICFD模塊，僅需剖分入出口和壁面網格，無需畫邊界層網格和體網格，邊界層網格和體網格由DYNA程序自動劃分。剖完入出口網格和壁面網格，須在LSPP中將結構網格轉化為多物理場網格，如下圖。
本案例中*ICFD_PART分別為inlet、out、boundry和airplane四個；boundry為外部壁，案例中設置外部壁為滑移邊界，不需要設置邊界層；airplane為內部壁，為非滑移邊界，利用*MESH_BL關鍵字設置邊界層網格：
由于DYNA不需要劃分體網格，但需要設置壁面圍成的體，在*MESH_VOLUME選擇所有*ICFD_PART生產體。
邊界條件設置，inlet設置速度邊界條件，方向為X方向和振蕩邊界；out設置為壓力邊界，相對壓力為0；boundry為滑移邊界；airplane為非滑移邊界。
最后設置ICFD控制卡片和時間不長，根據自己需求設置問題結束時間和每個d3plot輸出時間。此外，可以修改*ICFD_CONTROL_GENERAL卡片中的ATYPE值將問題設置為穩態或瞬態問題。
采用smp_d_R11_0或mpp_d_R101求解器求解，特別注意ICFD求解一定選擇雙精度求解器。
2、仿真結果
利用LSPP后處理，打開MSPOST，可以查看壁面和流體的流速、壓力等，還可以設設置streamline、isosurface，section等選項。本案例中飛行器瞬態流場結果如下。
飛行器流線及流速
飛行器流線及壓力
飛行器渦線及壓力
展開
2 ICFD實現不可壓縮流體求解 （流固耦合）
自動網格劃分
流體與結構相互作用
3、計算模型建立
實現步驟：
（1）3D模型的處理
（2）自動生成網格
（3）邊界條件的設置
（4）后處理
4 具體操作
(1) 有限元模型建立
(2) 網格劃分，生成mesh element單元
(3) 定義ICFD_SECTION
(4) 定義材料*MAT 不可壓縮流體
(5) 給part賦予材料屬性
(6) 定義邊界條件
Part1為流體流入速度
Part2為流體出口壓力為0
Part5為無滑移邊界條件
（7）定義輸出和控制文件
*ICFD_CONTROL_TIME
*ICFD_CONTROL_OUTPUT
5 計算結果后處理
6 總結
本文主要是利用LS-DYNA中的ICFD算法求解不可壓流體問題，求解問題雖然是經典的圓柱擾流問題，但是其中全過程的設置比較復雜，包括單元part的劃分，材料屬性的賦予、邊界條件的設置等，都關系到最后是否能夠成功應用ICFD方法。
利用該算法可以求解更多的不可壓流體動力學問題。
展開 摘自:上海仿坤（LS-DYNA China）官網
http://lsdyna-china.com/info/71476.html
ICFD的近期與未來發展摘要
Facundo Del Pin, I?aki Caldichoury, Rodrigo R. Paz and 黃千榕
Livermore Software Technology Corporation
摘要
不可壓縮流(ICFD)求解器自從在R7版中開始發行之后，在功能上持續的迅速改進與增加。這篇文章提供了ICFD最新的發展摘要，并聚焦在三個主題-：首先是加入穩態解求解器與流固耦合或共軛傳熱問題耦合的能力；第二，對于在形狀優化上結合ICFD與LS-OPT將有簡短的介紹，主要構想是利用LS?OPT結合ANSA將表面網格變形并提供最佳解；最后，還簡單介紹了一些當前的最新發展，例如沉浸接口、周期性邊界條件、滑移邊界等等，這些近期發展將會在未來LS-DYNA的發行中出現。
簡介
在過去幾年中，多物理耦合分析的需求一直處于穩定的成長，于是許多商業求解器在急于提供解決方法的同時，其僵硬的實現方式也成為了負擔。因此，一開始只為了單純計算流體力學問題所設計的程序，必須面對將所得解與其他求解器，有時還可能是來自不同-發行商的求解器，相連結的挑戰，這往往會造成不同計算器之間的協同仿真過程非常麻煩，同時也增加了工程師進行耦合計算時的負擔。
LS-DYNA中的ICFD模塊一開始就被設計為一個可以提供準確性以及具有可擴展性之流體力學計算的多物理求解器，同時，可以簡單地與LS-DYNA其他物理模塊整合起來。
展開 目錄
不可壓縮流ICFD求解器... 4
一、 LS-DYNA ICFD基本功能.... 4
1. 自動體網格生成.... 4
2. 網格細化和自適應網格劃分工具... 5
3. 流體——結構耦合分析.... 5
4. 自由表面分析.... 6
5. 兩相流分析.... 6
6. 湍流模型.... 7
7. 共軛傳熱.... 7
8. 非牛頓流動.... 8
9. MPP可擴展性.... 8
二、 典型應用：.... 9
1. 外部空氣動力學.... 9
2. 內部空氣動力學.... 9
3. 自由表面和兩相流動.... 10
4. 流體結構相互作用.... 10
5. 熱問題.... 11
三、 應用案例.... 12
1. 汽車外流場.... 12
2. 流固耦合.... 12
3. 心臟瓣膜模擬.... 12
4. 鑄造模擬.... 13
5. 風力發電翼片外流場分析... 13
6. 液晃模擬.... 14
7. 海浪對樁作用.... 14
8. 熱壓板水冷分析.... 14
9. 牛頓流擠壓分析.... 15
10. 返回艙入水分析.... 15
11. 離心泵分析.... 15
12. 凸輪泵模擬.... 16
詳細內容，敬請下載：
LS-DYNA? ICFD白皮書
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除此以外，由于其獨特的關鍵字卡片設計，在電磁、熱學以及ICFD流體模塊等方面也有著強大的功能，對一些特定場景的應用提供了很好的仿真拓展空間，如磁場仿真、電熱學仿真等，求解器功能也在不斷更新中。同時LS-DYNA在多物理場耦合方面也非常的友好，耦合效果和精度也較高。
適合人群：結構工程師、CAE分析師、產品研發工程師
NO.2 Ansys LS-DYNA 2026 R1 & R17求解器新功能介紹
核心價值：接觸、材料本構、隱式求解、ISPG、IGA、DEM、ICFD、GPU求解等多個方向的核心更新。
內容聚焦與Workbench LS-DYNA中最新的前后處理功能，以及核心LS-DYNA R17求解器的新特性與改進，包含：接觸、材料本構、隱式求解、ISPG、IGA、DEM、ICFD、GPU求解等多個方向。
● 提高ICFD內部IDFT方法的魯棒性。
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周祝龍 | 奧托立夫(上海）汽車安全系統研發有限公司 高級仿真工程師
作品名稱：基于LS-DYNA 流固熱耦合方法解決熱風焊接問題
作品簡介：本文利用LS-DYNA 軟件對熱風焊工裝及產品進行建模，調用不可壓縮計算流體動力學（ICFD）流體仿真模塊，并耦合熱以及結構模塊，實現流-固-熱多物理場耦合仿真，在模型中對熱空氣流體及其環境件進行分析
講師：
王強 | Ansys主任應用工程師
2013年于上海大學力學所獲得固體力學專業碩士學位，其后一直在CAE相關咨詢公司從事LS-DYNA軟件的技術支持及工程咨詢項目服務，在ALE，S-ALE，ICFD，CESE，DEM，EFG，SPH，CPM，熱分析，隱式分析，用戶自定義材料，用戶自定義載荷和MPP等技術方面的應用具有深刻的理解，已經為中國的LS-DYNA客戶提供超過3000多個技術支持問題解決
04
ICFD映射工具:CFD-聲學耦合檢查
自動檢查和可視化 CFD 網格與聲學網格之間的映射；
避免在未充分準確考慮聲源的情況下啟動昂貴的氣動聲學計算；
獲得更準確的氣動聲學數據計算功能。
圖3 聲學幾何模型及聲學網格劃分
圖4 聲學邊界條件及場點布置位置
研究結論
面聲源對應于流場的內交界面，體聲源對應于流場的中間流域，通過ICFD變換得到面聲源和體聲源的聲源信息，仿真計算結果與試驗的對比如圖4所示。
圖4 均勻來流下仿真結果以及和試驗結果對比
圖4可知場點的試驗和仿真的計算結果吻合性良好，說明該仿真方法的準確性。
圖 5 ICFD湍流模型
3. LS-DYNA ICFD 心臟瓣膜模擬
3.1模型介紹
本血流動力學實例突出了 ICFD 求解器的最強 FSI 能力。由于壓力差，心臟瓣膜小葉打開以允 許血液流動。然后，強烈的反壓迫使它們再次關閉，血流量減少。
https://www.dynasupport.com/
注：本網站非常適合新手入門，Time integration、Time step size、Dynamic relaxation、Mass scaling等經典名字有圖文并茂的解釋
2.LS-DYNA官方案例：https://www.dynaexamples.com/
注：本網站有Implicit、Thermal、SPH、NVH、ICFD
