ansys雙向流固耦合的案例
葉輪機(jī)械專題 | 高精度葉片雙向流固耦合的分析方法
Ansys基于雙向隱式耦合方法進(jìn)行雙向流固耦合求解，在每個時間步內(nèi)CFX和Mechanical分別對流場和結(jié)構(gòu)場進(jìn)行隱式迭代求解，并通過預(yù)先設(shè)定的流固耦合交界面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)，待流固耦合交界面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)收斂后，進(jìn)行下一個時間步計(jì)算直至最終計(jì)算完成，該方法在保證求解精度的同時極大提高了求解速度和收斂性，適合于工程應(yīng)用。
Ansys 雙向隱式流固耦合仿真分析數(shù)據(jù)流程
Ansys雙向流固耦合解決方案具有如下優(yōu)勢：
1、多重嵌套隱式迭代求解技術(shù)
Ansys雙向流固耦合求解方法基于雙向隱式流固耦合算法發(fā)展而來，按迭代順序形成三重嵌套迭代求解：
單物理場迭代求解Field Loop：對單一流場、溫度場、結(jié)構(gòu)場進(jìn)行隱式迭代求解，獲得收斂后單物理場結(jié)果；
耦合多物理場迭代求解Coupling Loop：在預(yù)先設(shè)定的流固耦合交界面上，將氣動載荷/溫度場傳輸給結(jié)構(gòu)場、幾何變形/固體溫度傳輸給流場，迭代求解獲得收斂后耦合多物理場結(jié)果；
瞬態(tài)時間步迭代求解Time Loop：流場和結(jié)構(gòu)場按照預(yù)先設(shè)定的總時長和時間步長進(jìn)行時域迭代求解，獲得最終收斂后隨時域變化的雙向流固耦合求解結(jié)果。
Ansys 流固耦合三重嵌套隱式迭代求解循環(huán)結(jié)構(gòu)
以上三重嵌套迭代求解方式在保證雙向耦合計(jì)算結(jié)果精度的同時，極大提升了求解速度和收斂性，在遭遇收斂性或求解精度問題時，工程師也可方便的進(jìn)行問題剖析和排查。
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Ansys基于雙向隱式耦合方法進(jìn)行雙向流固耦合求解，在每個時間步內(nèi)CFX和Mechanical分別對流場和結(jié)構(gòu)場進(jìn)行隱式迭代求解，并通過預(yù)先設(shè)定的流固耦合交界面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)，待流固耦合交界面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)收斂后，進(jìn)行下一個時間步計(jì)算直至最終計(jì)算完成，該方法在保證求解精度的同時極大提高了求解速度和收斂性，適合于工程應(yīng)用。
Ansys 雙向隱式流固耦合仿真分析數(shù)據(jù)流程
Ansys雙向流固耦合解決方案具有如下優(yōu)勢：
1
多重嵌套隱式迭代求解技術(shù)
Ansys雙向流固耦合求解方法基于雙向隱式流固耦合算法發(fā)展而來，按迭代順序形成三重嵌套迭代求解：
單物理場迭代求解Field Loop：對單一流場、溫度場、結(jié)構(gòu)場進(jìn)行隱式迭代求解，獲得收斂后單物理場結(jié)果；
耦合多物理場迭代求解Coupling Loop：在預(yù)先設(shè)定的流固耦合交界面上，將氣動載荷/溫度場傳輸給結(jié)構(gòu)場、幾何變形/固體溫度傳輸給流場，迭代求解獲得收斂后耦合多物理場結(jié)果；
瞬態(tài)時間步迭代求解Time Loop：流場和結(jié)構(gòu)場按照預(yù)先設(shè)定的總時長和時間步長進(jìn)行時域迭代求解，獲得最終收斂后隨時域變化的雙向流固耦合求解結(jié)果。
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Ansys基于雙向隱式耦合方法進(jìn)行雙向流固耦合求解，在每個時間步內(nèi)CFX和Mechanical分別對流場和結(jié)構(gòu)場進(jìn)行隱式迭代求解，并通過預(yù)先設(shè)定的流固耦合交界面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)，待流固耦合交界面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)收斂后，進(jìn)行下一個時間步計(jì)算直至最終計(jì)算完成，該方法在保證求解精度的同時極大提高了求解速度和收斂性，適合于工程應(yīng)用。
Ansys 雙向隱式流固耦合仿真分析數(shù)據(jù)流程
Ansys雙向流固耦合解決方案具有如下優(yōu)勢：
1
多重嵌套隱式迭代求解技術(shù)
Ansys雙向流固耦合求解方法基于雙向隱式流固耦合算法發(fā)展而來，按迭代順序形成三重嵌套迭代求解：
單物理場迭代求解Field Loop：對單一流場、溫度場、結(jié)構(gòu)場進(jìn)行隱式迭代求解，獲得收斂后單物理場結(jié)果；
耦合多物理場迭代求解Coupling Loop：在預(yù)先設(shè)定的流固耦合交界面上，將氣動載荷/溫度場傳輸給結(jié)構(gòu)場、幾何變形/固體溫度傳輸給流場，迭代求解獲得收斂后耦合多物理場結(jié)果；
瞬態(tài)時間步迭代求解Time Loop：流場和結(jié)構(gòu)場按照預(yù)先設(shè)定的總時長和時間步長進(jìn)行時域迭代求解，獲得最終收斂后隨時域變化的雙向流固耦合求解結(jié)果。
展開 雙向流固耦合模型三：帶離散相的雙向流固耦合模型
通過雙向流固耦合可分析在顆粒作用下的流暢分布及固體受力狀態(tài)，若感興趣可加qq：1196497187
XFlow與Abaqus的雙向流固耦合仿真須知XFlow與Abaqus的雙向流固耦合仿真須知
1）Abaqus 和XFlow 的協(xié)同仿真屬于FSI 仿真類型，即流固耦合仿真；
2）XFlow 必須在Labs 模式下運(yùn)行，激活Labs 模式的路徑是：Main menu > Options > Preferences > Application mode> Labs；
3）建議使用Abaqus 2018 及以上版本；
4）Abaqus的協(xié)同仿真服務(wù)功能必須提前安裝好；
5）如果Abaqus的協(xié)同仿真服務(wù)沒有安裝，那么請按以下方式進(jìn)行安裝：假設(shè)版本是Abaqus 2018， ?》》 首先使用X64命令行運(yùn)行：abq2018 extractCseApi ?》》 然后把CSS服務(wù)二進(jìn)制文件夾寫入系統(tǒng)path變量： X:\xxxxxx\Dassault Systemes\SimulationServices\V6R2018x\win_b64\code\bin， 其中X:\xxxxxx是相應(yīng)的安裝盤符和文件夾。
6）如果版本是2019不用安裝5)中的步驟，但也需要建立上述環(huán)境變量。
7）協(xié)同仿真時，數(shù)據(jù)是雙向交互式進(jìn)行傳遞的，Abaqus傳輸位移和速度信息給XFlow，XFlow傳輸載荷信息給Abaqus，仿真時的所有模型參數(shù)建議使用SI單位制。
展開 STAR-CCM+流固模態(tài)-雙向流固耦合案例
一.流固耦合面臨的挑戰(zhàn)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高度專業(yè)化。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，不確定性越高，設(shè)計(jì)就會越保守。要開發(fā)安全產(chǎn)品又不過于保守就要消除這種不確定性，因此有必要準(zhǔn)確地知道結(jié)構(gòu)在工作中負(fù)載對它起到的作用，流固耦合是精確預(yù)測流動載荷的關(guān)鍵技術(shù)。比如著名的塔科馬海峽大橋，設(shè)計(jì)師兼顧了觀賞性和建造成本，但微風(fēng)就能引氣橋面劇烈晃動，最終僅建成四個月就被摧毀，這是典型的流固耦合問題。
結(jié)構(gòu)的輕量化趨勢。輕量型結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比具有更小的重量，剛度也是如此，這反過來又增加了結(jié)構(gòu)和流體之間的物理耦合程度。
創(chuàng)新需求。對于輪機(jī)、管路、翼型等，預(yù)測系統(tǒng)或部件在流體流動下的性能是此類產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵。比如風(fēng)機(jī)葉片，長達(dá)數(shù)十米，工作狀態(tài)時必然存在葉片變形，有必要分析風(fēng)載荷對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響，葉片變形對發(fā)電效率的影響，這樣才能更好的指導(dǎo)葉片設(shè)計(jì)的改進(jìn)。
二.流固耦合技術(shù)需求
按照結(jié)構(gòu)與流體間相互影響的程度，可以把流固耦合分為單向耦合和雙向耦。
單向耦合是一種弱耦合，通常結(jié)構(gòu)小變形、振動時，只需考慮流動載荷對結(jié)構(gòu)變形的單向影響；雙向耦合是強(qiáng)耦合，當(dāng)流動引起結(jié)構(gòu)的加大變形，同樣結(jié)構(gòu)的變化對流動的影響也不能忽視。
關(guān)鍵技術(shù)需求
1）求解器離散方式的選擇，這會影響到流固耦合模擬的精度；
2）流體求解器和固體求解器間的數(shù)據(jù)交互；
3）流固耦合交界面上非共性網(wǎng)格的數(shù)據(jù)傳遞問題；
4）流體域中要反映結(jié)構(gòu)的變形，需要流體網(wǎng)格變形模型。
三.STAR-CCM+中的流固耦合
1、流固耦合實(shí)現(xiàn)方式
STAR-CCM+中流固耦合實(shí)現(xiàn)方式大概為三種，基于文件的耦合、協(xié)同仿真和軟件內(nèi)的耦合。
展開 基于Ansys Workbench的三葉螺旋槳雙向流固耦合分析
隨之而來的問題是，這種新型材料的剛度較低，高速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的變形會影響螺旋槳的推進(jìn)效果，因此有必要考慮輕質(zhì)螺旋槳的流固耦合效應(yīng)。基于以上，本文以Ansys Workbench為平臺，集成Fluent、Transient Structural和System Coupling對某直徑為8m的三葉螺旋槳進(jìn)行了雙向流固耦合分析，對關(guān)鍵步驟給出了詳細(xì)說明。
FSI.pdf
帶水輪旋轉(zhuǎn)的單、雙向流固耦合高階技巧1（CFX+ANSYS Workbench） ￥20
這個文檔主要整理了我多年流固耦合學(xué)習(xí)的理論和經(jīng)驗(yàn)方法，對于你們可能會有一定的幫助，不過閱讀的前提是各位已經(jīng)下了很多功夫研究了各種復(fù)雜的流固理論，葉輪旋轉(zhuǎn)所采用的模型、邊界理論等等，這個方向很艱難，故愿意與你們共勉，大神請勿噴，希望能幫助到你！即使本人所做項(xiàng)目的仿真流態(tài)一般，不過作為碩士論文足夠了，且本項(xiàng)目出了兩篇中核，一篇EI，兩篇SCI，所以科研的各位，大家一起加油！
1. 伯努利方程的物理意義：在一條流線上流體質(zhì)點(diǎn)是機(jī)械能守恒的。
2. 流體力學(xué)中一定要搞清楚絕對壓強(qiáng)和相對壓強(qiáng)，動壓（v2/2g）和靜壓（z+p/ρg）的概念，這是我所在師門前幾屆師兄師姐流體計(jì)算中未搞清楚的概念。
3. 流體運(yùn)動按照空間變化分：一維、二維、三維；
按時間變化分：定常流動（穩(wěn)態(tài)流動），不定常流動；
按流動形式分：無旋運(yùn)動（有勢運(yùn)動）、有旋運(yùn)動。（我們研究的流體分類）
4. 控制方程：①牛頓第二定律推得的固體控制方程；②流體控制方程：連續(xù)方程（質(zhì)量守恒定律）；動量方程（Navier-Stokes方程/工程上常采用雷諾時均方程代替）；能量方程不考慮熱交換時一般不考慮。（如果是讀博的話，這上面還要再下功夫，碩士足夠用了）
5. 湍流模型意義：由于N-S方程組求解的困難，引入額外的方程來封閉方程組。主要有雷諾應(yīng)力模型和渦粘模型（相關(guān)文獻(xiàn)很多，可查閱），對于泵站以及水電站，渦粘模型中的k-e和RNGk-e（后者考慮了壁面旋轉(zhuǎn)等等，必備一本CFD的書）模型優(yōu)選，然而追求前期試算，SSG也可以采用，邊界條件設(shè)置intensity and length scale更有利于收斂，取值請下功夫看公式。求解可用Upwind易收斂，流量一點(diǎn)點(diǎn)增加，用前一次的做初始文件，可以測試網(wǎng)格等是否有問題，出口設(shè)置為opening均為測試收斂的技巧。
6.
展開 流固雙向耦合報(bào)錯
Update failed for the Solution component in System Coupling. The coupled update for system Fluid Flow (Fluent) threw an exception. The FLUENT application failed to initialize.
(DP 0) An unknown error occurred during solution. Check the Solver Output on the Solution Information object for possible causes.
(DP 0) An unknown error occurred during solution. Check the Solver Output on the Solution Information object for possible causes.
(DP 0) An unknown error occurred during solution. Check the Solver Output on the Solution Information object for possible causes.
(DP 0) A solver failure occurred during the run in the Fluid Flow (Fluent) system Please do not save the project if you would like to recover to the last saved state.
(DP 0) A solver failure occurred during the run in the
展開 雙向流固聲耦合圓柱體入水（STAR-CCM+&abaqus） ￥1300
因此，以平頭圓柱體為例，本案例運(yùn)用STAR-CCM+&abaqus對圓柱體入水100m/s過程進(jìn)行模擬，得到了結(jié)構(gòu)入水過程中周圍流場和自身響應(yīng)變化。
適用領(lǐng)域：航行體入水沖擊，船舶砰擊，海洋結(jié)構(gòu)物漂浮等領(lǐng)域。ST
ansys流固耦合分析與工程實(shí)例 附ANSYS流固耦合分析與工程實(shí)例下載
ANSYS流固耦合簡介
ANSYS 很早便開始進(jìn)行流固耦合的研究和應(yīng)用， 目前 ANSYS 中的流固耦合分析算法和功能已相當(dāng)成熟，可以通過或者不通過第三方軟件(如 MPCCI)實(shí)現(xiàn) ANSYS Mechanical APDL + CFX、ANSYS Mechanical APDL + FLUENT、ANSYS Mechanical + CFX 的流固耦合分析。
從算法上講，ANSYS(也包括其他大型商業(yè)軟件)主要采用分離解法也就是載荷傳遞法求解流固耦合問題。但從數(shù)據(jù)傳遞角度出發(fā)，流固耦合分析還可以分為兩種：單向流固耦合分析(oneway coupling 或 unidirectional coupling)和雙向流固耦合分析(twoway coupling 或bidirectional coupling)。
展開 
FLUENT/Mechanical流固雙向耦合模擬
本教程演示了如何使用Workbench的System Coupling模塊來實(shí)現(xiàn)Fluent和Mechanical之間雙向流固耦合計(jì)算。
1 啟動Workbench并建立分析項(xiàng)目
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進(jìn)入ANSYS Workbench 19.2界面。
（2）分別雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Transient Structural，Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）和Component systems→System Coupling選項(xiàng)，即可在項(xiàng)目管理區(qū)創(chuàng)建分析項(xiàng)目A（固體），項(xiàng)目B（流體）和項(xiàng)目C（耦合計(jì)算），將項(xiàng)目A的幾何數(shù)據(jù)（A3）傳遞給項(xiàng)目B（B2），將項(xiàng)目A的結(jié)果數(shù)據(jù)（A6）傳遞給項(xiàng)目B（B6），將項(xiàng)目A的計(jì)算設(shè)置數(shù)據(jù)（A5）和項(xiàng)目B（B4）的計(jì)算設(shè)置數(shù)據(jù)都傳遞給項(xiàng)目C（C2）。
2 設(shè)置結(jié)構(gòu)材料
（1）雙擊A2欄Engineering Data項(xiàng)，進(jìn)入A2：Engineering Data界面，在該界面下進(jìn)行材料屬性設(shè)置。
（2）在Outline of Schematic A2：Engineering Data窗口中，右鍵空白處選擇Engineering Data Sources按鈕，彈出的“ Engineering Data Sources”窗口，單擊鼠標(biāo)左鍵選擇General Materials，在Outline of General Materials窗口中，選擇Polyethylene單擊右側(cè)的“+”號。
展開 流固雙向耦合報(bào)錯問題
Update failed for the Solution component in System Coupling. The coupled update for system Fluid Flow (Fluent) threw an exception. The FLUENT application failed to initialize.
(DP 0) An unknown error occurred during solution. Check the Solver Output on the Solution Information object for possible causes.
(DP 0) An unknown error occurred during solution. Check the Solver Output on the Solution Information object for possible causes.
(DP 0) An unknown error occurred during solution. Check the Solver Output on the Solution Information object for possible causes.
(DP 0) A solver failure occurred during the run in the Fluid Flow (Fluent) system Please do not save the project if you would like to recover to the last saved state.
(DP 0) A solver failure occurred during the run in the
展開 XFlow與Abaqus雙向流固耦合仿真 ￥200
免費(fèi)答疑仿真步驟設(shè)置
xflow與abaqus雙向流固耦合
本例模擬了一個柔性桿在三維潰壩時的流固耦合分析。
1、首先進(jìn)行abaqus與xflow關(guān)聯(lián)。
windows系統(tǒng)直接在command中提取：abq2018 extractCseApi
2、在abaqus建立模型并修改inp。
** Interaction: Int-1
*Co-simulation, name=Int-1, program=MULTIPHYSICS
*Co-simulation Region, import, type=SURFACE
Surf-1, CF
*Co-simulation Region, export, type=SURFACE
Surf-1, COORD
Surf-1, U
Surf-1, V
3、在xflow中設(shè)置模型模型，并建立關(guān)聯(lián)。
4、進(jìn)行耦合計(jì)算。
5、結(jié)果如下。
展開 