ANSYS FSI 流固耦合
關注創建者：Tommy_5174 創建時間：2020-05-21
ANSYS FSI 流固耦合的視頻教程
液體下落沖擊橫梁-ALE-FSI-3D-流固耦合
希望該視頻對于做流固耦合（Fluid-structure interaction FSI）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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Altair Radioss? FSI 高復雜性流固耦合分析：NACA 水上迫降，降落傘仿真
內容大綱： 1）多物理材料介紹 2）方便的流體邊界定義（造波，風洞） 3）FSI流固耦合 4) 加速計算（多域求解，隨動計算域） 5) 高精度的計算（MUSCLE等功能） 6) 直觀的輸出設置 7) 豐富的材料庫（金屬，織物，失效模型） 8) 結合優化改進設計
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ANSYS FSI 流固耦合的實例教程
做CAE仿真，理清各類“耦合”概念是跨入多物理場分析的第一步。今天直接拆解4個核心黑話，建議工程師在做復雜系統仿真前明確這些基本定義。
耦合場 (Coupled Field) 真實物理世界中，聲、熱、力、電磁等物理場往往不是孤立存在的，它們相互影響的過程就是耦合。例如電機發熱導致結構熱膨脹，這就涉及到電磁-熱-力多場耦合。
順序耦合 (Sequential Coupling) “串聯”解法。先計算物理場A，將A的結果（如溫度分布）作為外部載荷提取出來，單向傳遞給物理場B（如結構場）進行求解。優點是計算成本低，適用于單向影響主導的場景。
直接耦合 (Direct Coupling) “并聯”解法。將多個物理場的自由度放在同一個大型剛度矩陣中，在一個求解器里同步迭代求解。適用于物理場之間相互作用強、必須實時反饋的場景（如壓電效應）。精度極高，但極度消耗計算資源。
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。
展開 ANSYS12發布。鑒于目前關于新版的流固耦合詳細教程太少，官方教程沒有圖文并茂。
另一方便，為了利用強大的網格劃分軟件HyperMesh，我想大家還是希望能在HyperMesh中進行前處理，畢竟學習Workbench前處理還很費時費力。
所以，在此我特意制作了一個最為詳盡的教程，免費提供給大家。教程中解釋詳盡，圖文并茂，只要按照說明一步一步做下去，就能得到正確的分析結果。
提供一張計算結果圖片。
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
展開 流固耦合FSI分析.part2.rar
流固耦合FSI分析.part1.rar
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 本案例利用Fluent 內置雙向流固耦合FSI對液艙晃蕩仿真展開了計算，提供了一種更為便捷快速的分析方法，對不同楊氏模量的液艙內部構件進行分析，后續可以通過該案例對不同的雙向流固耦合模型展開計算分析。
1 SCDM 設置
1.1 導入幾何
本案例根據相關文獻，建立了對應的液艙幾何模型。H為0.3m，寬度B為0.45 m，液艙靜止自由液面高度h為0.09m(30%H）：柔性構件的厚度b為0.005m,高度hb為0.045m(50%h），柔性構件距液艙左壁x0為0.25 m，液艙的厚度為0.0075m。其中構件底部面命名為wall3，液艙正對部分兩個面為wall-fluid1和2。構件對應的兩個面為wall1和2。構件其余面為int，其余面為wall。
2 Fluent meshing 設置
2.1 網格劃分
根據幾何結構進行對應的網格劃分，交界面與柔性構件處要適當加密。
3 FLUENT 設置
使用fluent內置的雙向流固耦合時不能通過workbench打開fluent！！！
3.1 General設置與網格導入
由于本文考慮了液艙晃蕩，因此必須采用瞬態計算，同時為了更為便捷的進行雙向流固耦合的動網格計算，此處采用重力加速度模擬晃蕩加速度。
3.2 晃蕩加速度設置
位移振幅為0.04m、頻率為0.92Hz。對位移進行多次求導，即可獲得加速度公式，具體公式如下：
詳情可以參考上篇文章Fluent VOF罐體晃動（一）。
3.3 材料設置
由于是對液艙晃蕩問題展開仿真，因此需要采用水和空氣兩種材料，因此需要添加以下材料。
柔性構件則直接選擇默認鋁材料，只需調整楊氏模量即可。
3.4 模型設置
此處需要進一步打開VOF模型。
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ANSYS FSI 流固耦合的相關專題、標簽、搜索
ANSYS FSI 流固耦合的最新內容
做CAE仿真，理清各類“耦合”概念是跨入多物理場分析的第一步。今天直接拆解4個核心黑話，建議工程師在做復雜系統仿真前明確這些基本定義。
耦合場 (Coupled Field) 真實物理世界中，聲、熱、力、電磁等物理場往往不是孤立存在的，它們相互影響的過程就是耦合。例如電機發熱導致結構熱膨脹，這就涉及到電磁-熱-力多場耦合。
順序耦合 (Sequential Coupling
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習三通管道的三維模型處理
2、學習三通管道流固熱耦合分析步的建立
3、學習三通管道流固熱耦合分析的載荷施加
4、學習三通管道流固熱耦合載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 三通管道流固熱耦合分析
本案例利用Fluent 內置雙向流固耦合FSI對液艙晃蕩仿真展開了計算，提供了一種更為便捷快速的分析方法，對不同楊氏模量的液艙內部構件進行分析，后續可以通過該案例對不同的雙向流固耦合模型展開計算分析。
1 SCDM 設置
1.1 導入幾何
本案例根據相關文獻，建立了對應的液艙幾何模型。H為0.3m，寬度B為0.45 m，液艙靜止自由液面高度h為0.09m(30%H）：柔性構件的厚度
最后，有相關需求歡迎通過公眾號
穩態求解：風扇用MRF模型，在cell zone conditions中勾選Frame motion，設置好旋轉中心和轉速；
一、流固耦合交界面處理方法：
1、在SCDM中設置共享拓撲；
2、打開fluent meshing，軟件自動生成contact，每個接觸重命名為interface，在fluent中會自動生成交界面；
3、把自動生成的contact刪除，
ANSYS 流固耦合分析的基本步驟
ANSYS在原有Mechanical
概念介紹
流固耦合問題是流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)與固體力學 (Computational
流固耦合（Fluid-solid interaction，FSI）計算，通常用于考慮流體與固體間存在強烈的相互作用時，對流體流場與固體應力應變的考察。FSI計算按數據傳遞方式可分兩類：單向耦合與雙向耦合。所謂單向耦合，主要是指數據只從流體計算傳遞壓力到固體，或者只從固體計算傳遞網格節點位移到流體
目前，隨著對產品的要求越來越多，單場載荷作用的響應，已經不能滿足工程需求，所以多場耦合計算是必不可缺的，基于ANSYS Workbench可以實現結構場，流場，溫度場，電場和磁場的耦合，具備解決復雜多場耦合的計算問題能力。本文主要探討基于
流固耦合在醫學中也會被用到，本次小編為大家帶來針對人造血管內血液流動的仿真實例。
在開物云平臺上找到Workbench，點擊進入
在左側的Toolbox中找到對應的模塊：Fluid Flow(Fluent)和Static Structure。
雙擊“Geometry”，進入建模功能。
文件-打開-找到保存的模型文件
