磁場流場耦合的案例
磁性顆粒在磁場和流場作用下的運動過程 ￥2500
模型下規(guī)則排列的是磁鋼結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生磁場，磁性顆粒從上部入口進入，從右側(cè)出口流出。基于COMSOL軟件的多物理場模塊模擬了磁性顆粒受到流場和磁場作用下的運動過程，仿真結(jié)果如圖2所示。
圖1 幾何模型
磁場密度分布
流場分布
顆粒運動過程（皮帶未滑動）
顆粒運動過程（皮帶滑動）
圖2 數(shù)值仿真結(jié)果
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CAE黑話：耦合場/順序耦合/直接耦合/流固耦合(FSI)
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(fù)雜系統(tǒng)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(fā)熱導(dǎo)致結(jié)構(gòu)熱膨脹，這就涉及到電磁-熱-力多場耦合。
順序耦合 (Sequential Coupling) “串聯(lián)”解法。先計算物理場A，將A的結(jié)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(jié)構(gòu)場）進行求解。優(yōu)點是計算成本低，適用于單向影響主導(dǎo)的場景。
直接耦合 (Direct Coupling) “并聯(lián)”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(yīng)）。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(chǎn)生壓力使固體發(fā)生變形，而固體的變形又反過來改變了流體的流場（如風(fēng)機葉片形變、橋梁風(fēng)振）。按反饋程度也分為單向FSI和雙向FSI。
展開 Abaqus流場（流-固耦合）仿真案例講解
Abaqus流場（流-固耦合）仿真案例講解
目前在做的是開關(guān)柜仿真，只加了磁場和固體傳熱，跑不
目前在做的是開關(guān)柜仿真，只加了磁場和固體傳熱，跑不出來。最后把固體傳熱和場耦合都關(guān)了，只跑磁場一直出現(xiàn)這個問題，是啥情況啊！
[圖片]
基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（一）流場計算
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一、概述
隨著計算科學(xué)以及數(shù)值分析方法的不斷發(fā)展，流固耦合或交互作用 （fluid structure coupling 或 fluid structure interaction）研究從 20 世紀(jì) 80 年代以來，受到了世界學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛 關(guān)注。流固耦合問題是流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）與固體力學(xué) （Computational Solid Mechanics，CSM）交叉而生成的一門力學(xué)分支，同時也是多學(xué)科或多物理場研究的一個重要分支，它是研究可變形固體在流場作用下的各種行為以及固體變形對流場影響這二者相互作用的一門科學(xué)。了解流固耦合對于許多產(chǎn)品的設(shè)計至關(guān)重要。如果不考慮流體與固體之間的相互影響，則會導(dǎo)致產(chǎn)品性能被過高或過低估計。
流固耦合一般分為單向耦合與雙向耦合。如果結(jié)構(gòu)變形非常小，并且可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)的變形幾乎不會對流場的各項參數(shù)產(chǎn)生影響，或產(chǎn)品本身不允許在流體的作用下發(fā)生較大的變形，這種情況下只需要先求解出流體與固體界面上的壓強數(shù)據(jù)，并將壓強數(shù)據(jù)傳導(dǎo)到固體的表面進行結(jié)構(gòu)力學(xué)計算。然而，如果結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形，流體的速度和壓力場就會因此發(fā)生改變，此時我們需要將其作為雙向耦合問題進行多物理場分析：流體流動和壓力場會影響結(jié)構(gòu)變形，而結(jié)構(gòu)變形又反過來影響流體的流動和壓力。實際工況中選擇進行單向耦合分析還是雙向耦合分析需要根據(jù)實際產(chǎn)品及作用工況進行判斷。
本文將執(zhí)行一個單向流固耦合分析流程，先在Hypermesh前處理器進行流體域的建立和CFD網(wǎng)格劃分，然后導(dǎo)入至Fluent求解器進行流場計算，得到流體與固體界面的壓強信息，隨后將Fluent中計算得到的壓力信息映射至結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上，并使用Optistruct求解器進行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析。
展開 CAE黑話：耦合場/順序/直接/流固耦合
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在解決復(fù)雜的工程問題時，單一物理場分析往往力不從心。耦合場分析是高階工程師必須掌握的核心技能。
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1?? 耦合場 (Coupled Field) 兩個或多個物理場（如：熱-結(jié)構(gòu)、流-固、電-磁-熱）相互影響、共同作用。一個場的計算結(jié)果直接影響另一個場的輸入條件或系統(tǒng)屬性。
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2?? 順序耦合 (Sequential Coupled Solving) 按順序一個接一個地求解物理場。例如：先計算溫度場，將溫度場結(jié)果（節(jié)點溫度）作為熱載荷施加到結(jié)構(gòu)場上進行應(yīng)力分析。
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特點： 計算簡單，收斂性好，但僅考慮單向影響，精度受限。
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3?? 直接耦合 (Direct Coupled Solving) 將不同物理場的控制方程合并成一個單一的、更大的方程組同時求解。方程組中包含耦合項。
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特點： 考慮完全的雙向耦合，精度最高。但計算量大，收斂非常困難，對網(wǎng)格質(zhì)量要求極高。
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4?? 流固耦合 (FSI) 一種非常典型的直接耦合。
展開 Abaqus管道流場仿真(流-固耦合)案例講解（Part-3）
Abaqus管道流場仿真(流-固耦合)案例講解（Part-3）
【11月15-18日 南京】“新能源電機磁場、磁熱、振動、噪聲多場耦合仿真”第二期培訓(xùn)班
我們知道電機內(nèi)存在多種不同類型的多場耦合系統(tǒng)，涉及電磁、機械、電子、流體、熱場等多個學(xué)科相互影響。需要運行多場耦合系統(tǒng)，進行精確仿真，弄清各場的分布規(guī)律及其控制技術(shù)，在此基礎(chǔ)上對各種參數(shù)進行綜合分析比較和優(yōu)化，這是新的電機研究方向。對現(xiàn)下電機設(shè)計工程師們提出更高的要求，原先的理論公式計算加經(jīng)驗修正已經(jīng)滿足不了當(dāng)下的競爭需求，電機工程師們不僅僅需要理論分析能力，還得掌握仿真技能進行電機的電磁場、熱場、振動噪聲等性能分析，這可以說是新一代電機工程師必備技能。
利用Maxwell原理的有限元仿真軟件是工業(yè)界領(lǐng)先的電磁仿真軟件，能滿足電機工程師的仿真設(shè)計需求，提升高品質(zhì)電機設(shè)計能力；電磁仿真軟件已集成到先進的仿真平臺WB中，WB獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結(jié)合在一起，完成復(fù)雜的多物理場耦合分析，通過電磁場與電場、電磁場與熱場和電磁場與結(jié)構(gòu)等物理場相互耦合分析驅(qū)動電機，得到其電磁場、熱場、振動等結(jié)果。特舉辦“新能源電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合”設(shè)計仿真培訓(xùn)。
時間及地點
2019年11月15日-11月18日 江蘇*南京
（第一天報到，授課3天）
主講專家
該課程講師，具有12年電磁工程仿真分析經(jīng)驗，具備電磁熱等多物理場耦合仿真分析能力，一直對外提供技術(shù)咨詢服務(wù)，扎實的電磁和數(shù)值計算理論基礎(chǔ)；熟練掌握ANSYS EM、Workbench、Matlab等軟件，有變壓器電磁和磁熱仿真、電機電磁、磁熱和電磁振動噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機構(gòu)電磁仿真等項目經(jīng)驗。培訓(xùn)40多場次，學(xué)員上千人。
展開 WORKBENCH流固耦合案例#292-螺桿（單）擠出機流場和應(yīng)力仿真
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WORKBENCH流固耦合案例#292-螺桿（單）擠出機流場和應(yīng)力仿真
01
案例介紹
如圖所示的螺桿（單）擠出機，擠出量可以設(shè)定為800kgh，螺桿轉(zhuǎn)速340rpm，物料密度700kg/m3，粘度1620Pa.s，物料含水率為30%，要模擬此過程中的流場和螺桿應(yīng)力分布。
基于ANSYS Workbench流-熱-固多場耦合算法演繹
目前，隨著對產(chǎn)品的要求越來越多，單場載荷作用的響應(yīng)，已經(jīng)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(xiàn)結(jié)構(gòu)場，流場，溫度場，電場和磁場的耦合，具備解決復(fù)雜多場耦合的計算問題能力。本文主要探討基于ANSYS Workbench平臺的流-熱-固多場耦合的算法。
完全耦合
完全耦合算法，也稱為直接耦合算法。主要使用耦合場單元求解熱-固的耦合計算，該算法的基本思想是在一個單元節(jié)點上擁有三個方向節(jié)點變形+一個溫度自由度，共四個自由度，即{UX UY UZ T}，該方法主要解決熱-固強耦合的問題，例如摩擦生熱計算，塑性變形生熱，粘性生熱計算，這些問題中結(jié)構(gòu)的變形與自身的溫度場之間是相互的影響的。如圖給出了SOLID226單元的示意圖，該單元的基本形狀為六面體，當(dāng)然還有三種退化單元形狀，建議在計算中避免使用退化形狀，因為退化單元會降低求解精度。
圖1 SOLID226單元示意圖
圖2 基于耦合場單元的求解模塊
如圖2所示，給出了熱-固直接耦合的求解模塊，圖2中兩個模塊分別可以進行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的熱-固直接耦合計算。
展開 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(jié)構(gòu)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(yīng)堆燃料棒的渦激振動問題等等。在數(shù)值仿真領(lǐng)域FSI概念擴展到一般性的CFD模型和FEA模型的數(shù)據(jù)交換問題。
FSI真實案例：大橋與風(fēng)場組成了耦合系統(tǒng)，大風(fēng)產(chǎn)生了一定頻率的卡門渦脫落，這個頻率與耦合系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)固有頻率相近，使系統(tǒng)發(fā)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(wěn)態(tài)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(xiàn)象，也叫P-FSI (Practical FSI)，屬于單向耦合；
?瞬態(tài)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。
?固體本身的變形量很小，可以認(rèn)為是剛體，但是整體產(chǎn)生比較大的位移，可以采用CFD耦合MBD多體動力學(xué)分析，也屬于雙向耦合。
以上幾種分析都可以在SimLab模塊中完成，流固交界面的耦合數(shù)據(jù)在后臺傳遞，無需用戶編輯腳本。
TFSI模型的計算代價最小，通常用于流體靜載荷或溫度梯度引起的固體小變形，例如汽車排氣管的熱應(yīng)力，發(fā)動機水套的熱應(yīng)力，車燈的熱應(yīng)力等等場景。
排氣歧管的TFSI分析案例
AcuSolve模型的管路入口為高溫高壓氣體，管路出口為大氣壓和環(huán)境溫度，管路外壁面是自然對流散熱邊界。AcuSolve結(jié)果傳遞給求解器OptiStruct再分析管路的熱應(yīng)力和變形。
展開 
ansys apdl 耦合物理場命令流分析概述
一 前言
耦合場分析，也稱為多物理場分析，分析不同的物理場的相互作用以解決一個全局性的工程問題。例如，當(dāng)一個場分析的輸入依賴于從另一個分析的結(jié)果，那么分析就會被耦合。耦合方式有：
1.單向耦合---前一個分析的結(jié)果作為載荷施加給下一個分析，而下一個分析的結(jié)果不會影響前一個場的分析結(jié)果；
例如，在熱應(yīng)力問題中，溫度場會在結(jié)構(gòu)場中引入熱應(yīng)變，但是結(jié)構(gòu)應(yīng)變通常不會影響溫度分布。因此，無需在兩個現(xiàn)場解決方案之間進行迭代。
2.雙向耦合---兩個物理場的結(jié)果會相互影響。
例如，非線性材料的感應(yīng)加熱中，諧波電磁分析計算出焦耳熱，該熱在瞬態(tài)熱分析中用于隨時間變化的溫度解，而溫度的變化會反過來影響電磁場材料屬性的變化，從而改變電磁分析結(jié)果。
二 耦合場分析類型
1.直接耦合場分析
直接方法通常只包含一個分析，它使用一個包含所有必需自由度的耦合單元類型，通過計算包含所需物理量的單元矩陣或單元載荷向量的方式進行耦合。
展開 Comsol開關(guān)柜溫度-濕度-流場耦合計算
壓力分布
編輯：熱流Es
文案：RICHER
審核：趙佳樂
有需要Comsol開關(guān)柜溫度-濕度-流場耦合計算模型的本碩博同學(xué)可與我們工作室聯(lián)系。
如有案例定制、推廣宣傳、培訓(xùn)業(yè)務(wù)、項目咨詢和CAE技術(shù)人才招聘等合作需求，也可以聯(lián)系我們。
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熱流固耦合場穩(wěn)態(tài)分析實例
熱流固耦合場穩(wěn)態(tài)分析實例（Fluent+Steady Thermal）；
網(wǎng)格工具Ansys Meshing，模擬平臺Workbench；
問題描述：
01 組合分析模塊；
02 導(dǎo)入幾何文件；
03 生成流體區(qū)域；
04 設(shè)置對稱面
05 劃分網(wǎng)格
06 標(biāo)記面
07 在fluent中定義溫度單位
08 定義物理模型（湍流）
09 打開能量方程
10 定義流體材料屬性（水）
11 定義鋼管材料屬性（鋼）
12 指定區(qū)域材料類型
13 定義邊界條件（入口流速，溫度）
14 求解控制
15 初始化
16 監(jiān)控
17 求解
18 在 Steady-Thermal中定義邊界條件
19 求解
總結(jié)：
01 Fluent中包含了流場和鋼管；
02 將Fluent的溫度結(jié)果傳遞到Steady-Thermal中；
Txingguan.7z
展開 軸流式血泵熱流耦合 溫度場仿真
2.血泵熱流耦合溫度場仿真
血泵各部分與血液的接觸面存在對流換熱，考慮到兩者的耦合關(guān)系，流體仿真時需要把固體以及固體熱源加入到流體仿真軟件中，從而將血液與血泵的對流換熱數(shù)值加載到固體溫度場仿真的邊界條件中，實現(xiàn)血泵三維溫度場的仿真求解分析。
血泵三維整體模型分為兩個部分，一個是驅(qū)動電機部分：包括定子鐵芯、定子繞組、永磁轉(zhuǎn)子以及定子外殼；另一個是血液流動區(qū)域：包括前后導(dǎo)輪及其導(dǎo)葉、旋轉(zhuǎn)葉輪、軸承以及泵殼。血泵結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 軸流血泵整體結(jié)構(gòu)
利用商用流體仿真軟件進行相關(guān)邊界條件的設(shè)定，主要包括材料屬性、湍流模型、進出口邊界條件、轉(zhuǎn)速以及對流換熱系數(shù)等，其中血泵各部分的材料特性參數(shù)如表1所示。各部分熱源的生熱率通過商用熱仿真軟件計算，并與流體仿真模塊進行耦合。
展開 