FSI的案例
ls-dyna *database_fsi_sensor與 *database_fsi區別
*database_fsi
pres = Averaged estimated coupling pressure over each surface entity
being monitored. For example, if using SI base units for masslength-time-temperature, this pressure would then be in Pascal.
*database_fsi_sensor
P = Sensor recorded pressure (Pa) from the ALE fluid element containing the sensor.
上述是幫助文檔對結果壓力的解釋，下圖是我的測試圖，測量板上單個單元的壓力。
*database_fsi_sensor測出的0偏移下的壓力，如上圖
*database_fsi同位置segment測量的pre值為上圖，兩者有明顯的差距。
同樣，通過history shell 與history solid 單元記錄的數據也是不同的。
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
趨勢上*database_fsi與shell單元測得的壓力趨勢相同，但是大小不等；然而，*database_fsi_sensor與solid單元測得的值較為相同。
展開 *ALE_STRUCTURED_FSI
目的：使用結構化ALE網格( * ALE_STRUCTURED_MESH )在殼/固體模擬的拉格朗日結構和ALE多物質流體之間進行流固耦合( Fluid-Structure Interaction，FSI )。
* ALE_STRUCTURED_FSI與* CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID（簡稱*CLIS）的比較：
1 Coupling Type 耦合類型：與*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID不同的是，*ALE_STRUCTURED_FSI只有懲耦合方法，與*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID中的CTYPE = 4/5耦合方法類似。
2 Number of Coupling Points 耦合點數量：對于每個拉格朗日面段，需要定義一定數量的耦合點均勻的分布在面段表面上，罰彈簧附著在這些耦合點上。當使用 * CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID時，需要用戶通過參數NQUAD來定義耦合點數，而使用 * ALE_STRUCTURED_FSI這個關鍵字時，就不用手動定義，因為LS - DYNA在初始化階段會自動確定耦合點的數量。
3 Leakage Control 泄漏控制：在使用 * ALE_STRUCTURED_FSI時，泄漏控制實現了自動化，流體泄漏被自動檢測并自動解決，無需用戶干預。
4 Normal Type 法向：正常類型選擇是自動化的，基于局部幾何圖形。用戶不需要在節點/線段法線之間進行選擇。
5 Erosion Coupling 邊耦合：邊緣耦合是自動的。殼段被挑出，暴露的邊緣被耦合。不需要* CONSTRAINED _ LAGRANGE _ IN _ SOLID _ EDGE。
展開 基于CFD和FSI的擺線泵仿真分析
首先基于COMSOL軟件建立了擺線泵的模型，對旋轉域采用動網格技術，流固耦合界面進行設置，設置相應的邊界條件后對泵進行CFD和FSI仿真，并與試驗結果進行對比。結果表明：FSI的仿真的流量平均值均更接近試驗的結果，FSI出口處流量脈動率最大；FSI和試驗的出口壓力平均值均低于CFD的仿真值，且CFD和FSI的壓力均值更接近實際出口邊界設置。通過對比內外轉子間流體域某一截面速度和壓力得出：在吸油區域計算得到的負壓CFD大于FSI，計算得到的速度CFD小于FSI；在排油區計算得到的正壓力CFD大于FSI，計算得到的速度CFD小于FSI的結果。在內外轉子與流體耦合界面某點處CFD的壓力隨時間的波動值均大于FSI的壓力值。通過對比發現耦合對計算結果有很大的影響，對泵進行流固耦合分析使得分析結果更加真實，更有利于對泵的流場和轉子動力學特性進行分析。
展開 ADINA FSI 流固耦合模塊
中仿ADINA提供特有的FSI模塊，可以在同一系統中模擬流體和因大變形、非彈性、接觸及溫度而經歷明顯的非線性響應的結構之間完全耦合的物理現象。一個完全耦合的流固耦合模型意味著固體的力學響應將會很大程度地影響流體域變化，反過來流體的作用力也會施加到結構上。
在流體力學層面，Navier-Stokes流可以是不可壓縮，弱可壓縮，低速或者高速可壓縮流體。從結構的角度看，各種結構單元類型都可以參與FSI過程（即殼單元，2D和3D結構單元，梁單元，等參梁單元，接觸面等），支持各種材料模型、支持各種非線性物理過程如材料失效、單元生死、結構失穩、相變等等。此外，中仿ADINA還提供了針對流體是勢流理論的完全耦合的流固耦合模型。
ADINA流固耦合的特點
1.FCBI（（Flow-Condition-Based Interpolation））算法提供了很高的穩定性，適用于從低雷諾數到高雷諾數的各種問題。
2.FSI分析可以實施于各種流體類型，包括不可壓縮，弱可壓縮，低速或者高速可壓縮流體。另外，所有的流體材料模型包括非牛頓流體，湍流模型和VOF法（多相流）都可用于FSI分析。
3.適用于所有的結構單元，接觸和結構材料模型（如彈性，粘彈性，橡膠，塑料等）都可以用于FSI求解。
4.勢流體單元可以用于聲波的分析，也可以用于結構和聲波的耦合分析。
5.ADINA允許流體模型和結構模型使用任意的網格。并且，流體和結構的網格在流固耦合界面上不需完全匹配。
6.在分析FSI模型時還可求解熱和多孔介質的耦合。
7.在流體模型中可以使用間隙邊界條件-gap邊界條件（控制流體通道的開和關）。在中仿ADINA中，可將gap邊界條件與接觸功能聯合使用，以成功模擬汽車和生物醫學領域中的閥門的關閉和開啟現象。
展開 
FSI算例
abaqus能做FSI，但是現在階段看起來還是個擺設，沒有具體多大的使用性，流體計算超慢（即使是層流的）。
算例是一個套管內部流體流過的例子，參數是假設的，套管具有塑性塑性，并在技術中引發，為的就是考察以下abaqus現階段的FSI能否計算帶solid的塑性特性，雖然能夠計算，但是問題也很多，比如套管要是發生大變形的時候，中間流體部分會與外管發生脫離，這個位置計算是不準確的，而且后期可能導致整個模型的解決不可用。同時計算如果采用湍流模型，依靠我的一天臺8cpu的服務器跑完這個計算（計算時常為5m），可能要2-3天，所以現在階段abaqus的FSI計算只能說停留在最原始的初步位置，與Fluent差距太大。
最為推薦的流固耦合數值計算方式還是fluent+mpcci+abaqus。
為了方便一些想要做FSI的人，整個模型在CAE下完成。并上傳了CAE
s-f-s-all.part1.rar
s-f-s-all.part2.rar
展開 FSI...PPT上
FSI...PPT上
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FSI上.ppt
FSI典型案例及應用領域
薄膜閥的流固耦合模擬
流量計流固耦合模擬：速度場和壓力場分布
ADINA FSI 強大的自適應網格功能模擬流固耦合中的大變形
ADINA FSI自適應網格
ADINA模擬水電站水與渦輪葉片相互作用時廠房的振動
ADINA FSI模擬心臟的流固耦合
應用領域：
水庫、大壩
油氣開采
石油管道
儲液罐
水彈性
充液結構爆炸
橋墩
機械氣動彈性
船舶
航空航天
人工肺
心臟
血液流動
燃油泵
閥門
CAE黑話：耦合場/順序耦合/直接耦合/流固耦合(FSI)
流固耦合 FSI (Fluid-Structure Interaction) 工程中最常見的一類耦合。流體的流動產生壓力使固體發生變形，而固體的變形又反過來改變了流體的流場（如風機葉片形變、橋梁風振）。按反饋程度也分為單向FSI和雙向FSI。
ANSYS12+CFX12流固耦合(FSI)分析+HyperMesh9前處理最為詳盡教程
詳細教程請下載附件：流固耦合FSI分析.rar
并提供固體文件plate.rar和流體網格文件fluid.rar。
流固耦合FSI分析1.rar
流固耦合FSI分析2.rar
流固耦合FSI分析
流固耦合FSI分析.part2.rar
流固耦合FSI分析.part1.rar
LS-Dyna ICFD不可壓縮流心臟瓣膜模擬 ￥199
圖 3 ICFD根據流場壓力變化進行自適應網格重新剖分
2.3流體與結構耦合分析
LS-Dyna求解器的主要目標不僅是解決 Navier Stokes 方程，而且希望解決完全耦合的 FSI 流-固耦合問題，其中結構部分可以是 任何拉格朗日模型。因此，力學問題的設置與傳統的 LS-DYNA 分析相同。所有 FSI 流-固耦合邊界都是拉格朗日變形，其結構允許精確地施加邊界條件。結構力學的顯式和隱式求解器 都可以被激活使用，從而可以實現弱 FSI 流-固耦合分析或強 FSI 流-固耦合分析。
FSI 分析有三種耦合方向：
雙向耦合。載荷和位移通過 FSI 接口傳遞，解決了完整的非線性問題。
單向耦合。固體力學求解器將位移傳遞給流體求解器。
單向耦合。流體求解器將應力傳遞給固體力學求解器。
圖 4 ICFD單向及雙向流固耦合
2.4湍流模型
在高雷諾數流動的情況下，對于正確地再現渦旋現象，依賴湍流模型的選擇，邊界層層流到湍流過渡和 其他湍流三維行為是至關重要的。以下幾種湍流模型可用：
RANS 模型。 RANS 方程確定平均流量，但它們需要湍流模型來關閉它們。這些方程由不同的 RANS 模 型提供，假設流動有不同的假設。
k-ε模型，這是 CFD 中使用最廣泛的湍流模型之一。
LES 模型。
展開 
FSI案例 | CFX和Mechanical做降落傘的FSI耦合計算
在ANSYS中，可以直接采用CFX和Mechanical的FSI耦合，實現薄殼類對象的結構變形和流場的耦合。本案例演示在ANSYS 18.0環境下，CFX+Mechanical求解降落傘流固耦合的基本操作流程。
問題描述
本案例要計算的模型如下圖所示，為典型的降落傘流固耦合問題。演示如何通過CFX
+
Mechanical，模擬薄膜一類的對象的受力和變形。代表降落傘傘衣的薄膜假設為彈性材料，因為Mechanical暫時沒有纖維材料模型。降落傘系留的載荷為一個流線體外形（如果采用鈍頭體外形，則產生的尾流將會與降落傘干擾，導致流場收斂困難以及周期延長，不適合立竿見影的演示內容）。
案例所需的文件為Spaceclaim格式幾何文件，已經集成在sc_parachute.wpbz文件中，下載鏈接：http://pan.baidu.com/s/1mhZuZP2 密碼：lbut
啟動Workbench
打開sc_parachute.wpbz工程文件后，可以看到工作區由Static
Structural，CFX和System Coupling組成，Static
Structural的Geometry和CFX的Geometry相連，CFX的Setup和System Coupling的Setup連接。
幾何準備
把幾何部件按照Mechanical/Structural和CFX/Fluid分類為獨立的part；
把傘衣曲面（Surface）復制到Fluid中，如圖。在SpaceClaim中，要把“Share Topology”設為“Merge”，這樣當Structural部分開始生成網格時，對應的Fluid中的傘衣曲面就會從Structural中分離出來。
展開 HyperWorks多物理場仿真：流固耦合
DC-FSI原理圖
隔膜閥DC-FSI分析案例
隔膜閥置于軸向流道,隔膜材料能承受較大變形, 在大流量下隔膜產生形變，逐步減小過流面積，起到自動節流的效果。
隔膜閥的瞬態流場
隔膜閥的Von Mises 應力
隔膜閥中心點位移
總 結
?首先用戶判斷FSI問題屬于哪一類，采取合理假設，降低計算代價。
?流固交界面的網格不要求節點一一匹配，但是如果流體側和固體側的網格尺寸差太多，可能會造成數據映射的誤差。
?P-FSI和DC-FSI的流體都要求是瞬態計算，估算時間步長，既要滿足振動最高頻率的要求，還要滿足一個時間步內網格變形量不能過大（否則造成CFD網格負體積而發散）。
?避免在一個時間步內傳遞很大的力給OptiStruct，或反之，在一個時間步內傳遞很大的位移給AcuSolve。可以通過增加一個Multiplier的方法分步加載，提高FSI耦合計算的收斂穩定性。
?HyperWorks的FSI計算可以跨平臺，比如把AcuSolve計算放在Linux的集群上，而OptiStruct的計算放在Windows的臺式機，通過TCP端口進行網絡通訊。
文章來源：Altair官方技術論壇
展開 CFD專欄丨HyperWorks多物理場仿真：流固耦合
可以通過增加一個Multiplier的方法分步加載，提高FSI耦合計算的收斂穩定性。
HyperWorks的FSI計算可以跨平臺，比如把AcuSolve計算放在Linux的集群上，而OptiStruct的計算放在Windows的臺式機，通過TCP端口進行網絡通訊。
文章來源：Altair澳汰爾
CFD專欄丨HyperWorks多物理場仿真：流固耦合
背景介紹
最初的流固耦合FSI(Fluid-Solid Interaction)專指研究流體載荷對彈性結構的影響，例如飛機機翼氣動彈性問題，船舶螺旋槳的水彈性問題，核反應堆燃料棒的渦激振動問題等等。在數值仿真領域FSI概念擴展到一般性的CFD模型和FEA模型的數據交換問題。
FSI真實案例：大橋與風場組成了耦合系統，大風產生了一定頻率的卡門渦脫落，這個頻率與耦合系統中的結構固有頻率相近，使系統發生了共振，大橋劇烈晃動直至崩塌。
大橋劇烈晃動直至崩塌
HyperWorks的流體求解器AcuSolve流固耦合分析分為四種情況：
分析穩態的流場壓力和溫度場對固體變形的影響，也叫 TFSI (Thermal-FSI)屬于單向耦合；
分析流體動載荷引起的固體振動現象，也叫P-FSI (Practical FSI)，屬于單向耦合；
瞬態流動引起固體大變形，并反饋給流場，也叫DC-FSI (Direct Coupling FSI)，屬于雙向耦合。
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