ICFD的案例
LS-Dyna ICFD不可壓縮流心臟瓣膜模擬 ￥199
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 基于LS-DYNA-ICFD法計算圓柱繞流特性 （經典流固耦合問題分析）
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 ICFD的近期與未來發展摘要
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 
LS-DYNA? ICFD白皮書
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
展開 ICFD自適應網格 ￥100
這可以通過定義兩個單獨的體積并通過使用 ICFD_CONTROL_IMPOSED_MOVE 在體積上施加位移來完成。 兩個體積之間的界面隨后由 MESH_INTERF 定義。 同時這與重新劃分網格不兼容。
給了簡單的算例來解釋
ICFD 圍繞二維圓柱流動 ￥100
此 LS-DYNA 仿真顯示了一個帶有粗網格的簡單 ICFD 輸入平臺。 流入的特征在于規定的速度，而出口的參考壓力已設置為 0（未擾動流）。 對于遠場域，使用了自由滑移邊界條件，規定速度的法向分量為零，而切向自由。 為了使這些條件在物理上有效，需要將它們放在遠離感興趣對象（在本例中為圓柱體）的地方。 體積網格是自動生成的，邊界層網格已應用于圓柱體，以便更好地捕捉靠近壁面的速度梯度。
對雷諾數分別為40、100模擬，結果如：
附件為源k
自適應網格基于ls-dyna icfd ￥100
此 LS-DYNA 仿真顯示了一個具有自適應性的簡單 ICFD 問題。 每隔幾個流體時間步生成一個新的流體體積網格，通過添加更多元素來關注渦流發生的區域，同時在流動平穩的區域使用較粗糙的網格。 然而，必須小心處理這個強大的工具。 重新網格化是一個成本高昂的過程，無法在多個 CPU 上進行擴展。 此外，每次重新劃分網格時，網格的拓撲都會發生變化，這會導致不準確。
附件為源k
基于LS-DYNA的ICFD 各向同性多孔介質流輸入平臺 ￥80
此 LS-DYNA 仿真顯示了一個簡單的 ICFD 各向同性多孔介質流輸入平臺。 與原來的圓柱體流動相比，圓柱體現在代表一種多孔介質，盡管流動緩慢，但允許流動通過它。 有幾種多孔介質模型可用，本例中使用的模型是 Ergun 相關性。
附件為源k
2025大賽優秀作品 | 基于LS-DYNA 流固熱耦合方法解決熱風焊接問題
使用工具
LS-DYNA
最終成果
利用LS-DYNA ICFD模塊耦合熱學及結構模塊，通過詳細Matrix參數進行DOE研究，發現熱風管管道直徑、熱空氣流體流量等參數對塑料焊腳的溫度場分布及結構影響關系。仿真結果可針對產品焊接工裝設計及工藝參數提供一些指導，一定程度上節約了工裝設計周期和工藝驗證周期，降低了試錯成本，為后續焊接穩定性研究奠定了基礎。
參賽作品一覽
8/20 Ansys LS-DYNA 2020 R2 新功能介紹
本次直播將介紹LS-DYNA R12的主要功能更新，內容包括：電磁學（EM）—不可壓縮流體（ICFD）—力學（Me）耦合分析，電池模型，LLT分區；隱式不可壓縮SPH（IIHS）；ICFD：多孔介質，網格滑移，浸入式界面求解器，海浪建模；S-ALE；NVH、Fatigue；CESE，雙重網格求解器；優化：多學科優化，參數識別，動態拓撲優化等。
講師簡介：張偉偉，上海交通大學機械設計及理論專業博士，擁有多年的有限元理論研究與仿真應用經驗，在相關領域發表SCI，EI收錄論文十余篇，授權專利7項。目前任職于Ansys中國，負責結構類產品重點是顯式動力學產品的技術支持和推廣工作。
點擊報名：http://event.31huiyi.com/1899459324/index?c=jishulink
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LSTC公司及LS-DYNA軟件
研究車頂蓋結構受流場影響下變形的車輛模型
不可壓縮流的計算模塊 (ICFD Solver)，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。ICFD持續的發展重心放在了與新模塊整合、耦合算法的改良、計算效率的增進、以及考慮到非計算流體力學或固體力學背景的使用者，其耦合計算時，步驟也非常簡單。
航天飛機再入大氣層
可壓縮流的計算模塊(CESE Solver)該模塊采用的是計算流體力學中一種新的數值計算方法，即 守恒元/解元(CE/SE) 方法，也稱時-空守恒格式。該方法與傳統計算方法相比有許多獨特的優點。該方法采用了一種簡單而有效的激波捕捉技術，不象許多傳統 方法那樣需要求解黎曼問題。 它把流體守恒變量及其空間偏導數都作為變量來同時進行求解，從而使其比同類格式的計算精度更高。
電池模組的多物理場擠壓分析（溫度、電壓、電流密度）
電磁場計算模塊 (EM Solver)該模塊求解的是渦電流(誘導-擴散)逼近下的麥克斯韋方程組， 它主要適用于當電磁波在空氣或真空中的傳播可以看作是在瞬間完成的，進而波的傳播過程無需求解的情形。該EM 模塊已與固體結構分析程序及固體傳熱程序進行了耦合。在電磁場的求解過程中，它對導體采用的是有限元方法(FEM)，而對周圍的空氣及絕緣體采用的則使用邊界元方法(BEM)。
汽車前擋風玻璃受撞擊碎裂問題 (Peridynamics)
Bond-Based Peridynamics鍵型近場動力學，是最近十多年興起的，模擬脆性材料裂紋擴展和結構破壞行為的新型非局部理論。
展開 Ansys LS-DYNA 2023R1 & LS-DYNA Solver R14.0新功能介紹
新版本帶來眾多新的功能和特性，涵蓋并行計算、氣囊、EM電磁求解器、ICFD、CESE，NVH和聲學、熱分析IGA等幾何分析、隱式求解、材料模型和單元、連接和接觸等多方面的內容。
北京·2019年3月LS-DYNA在航天航空領域專題研討會
在ALE，S-ALE，ICFD，CESE，DEM，SPG，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2000多個技術支持問題解決，同時在整車被動安全，航空發動機鳥撞，機匣葉片包容及整機傳力，飛機風擋玻璃及機翼鳥撞，飛機水上迫降，返回艙著陸，直升機座椅吸能，星箭分離，減速傘折疊及展開全過程，安全氣囊及安全帶對標等方面具有相應項目分析經驗。
會議費：免費
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展開 One Code, One Model | 一文詳解顯式有限元鼻祖Ansys LS-DYNA
不可壓縮流的計算模塊（ICFD Solver)，一開始就被設計為一個可以提供準確性，以及具有可擴展性的流體力學及多物理求解器，同時，可以簡單地與LS-DYNA其他物理模塊整合起來。ICFD持續的發展重心放在了與新模塊整合、耦合算法的改良、計算效率的增進、以及考慮到非計算流體力學或固體力學背景的使用者，其耦合計算時，步驟也非常簡單。
可壓縮流的計算模塊（CESE Solver)，該模塊采用的是計算流體力學中一種新的數值計算方法，即守恒元/解元（CE/SE)方法，也稱時-空守恒格式。該方法與傳統計算方法相比有許多獨特的優點。該方法采用了一種簡單而有效的激波捕捉技術，不像許多傳統方法那樣需要求解黎曼問題。它把流體守恒變量及其空間偏導數都作為變量來同時進行求解，從而使其比同類格式的計算精度更高。
電磁場計算模塊（EM Solver)，該模塊求解的是渦電流（誘導-擴散）逼近下的麥克斯韋方程組，它主要適用于當電磁波在空氣或真空中的傳播可以看作是在瞬間完成的，進而波的傳播過程無需求解的情形。該EM模塊已與固體結構分析程序及固體傳熱程序進行了耦合。在電磁場的求解過程中，它對導體采用的是有限元方法（FEM)，而對周圍的空氣及絕緣體采用的則使用邊界元方法（BEM)。
鍵型近場動力學（Bond-Based Peridynamics），是最近十幾年興起的，模擬脆性材料裂紋擴展和結構破壞行為的新型非局部理論。針對傳統鍵型近場動力學的局限性，例如特殊的位移邊界條件施加方法和均勻網格要求，LS-DYNA利用非連續伽遼金理論構建了針對鍵型近場動力學的虛功控制方程，在有限元法的框架內實現了該理論。
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