ansys流固熱分析的案例
ANSYS workbench三通管道流固熱耦合分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)三通管道的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)三通管道流固熱耦合分析步的建立
3、學(xué)習(xí)三通管道流固熱耦合分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)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。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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展開(kāi) 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(jiǎn)介
ANSYS 很早便開(kāi)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(guò)或者不通過(guò)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(wèn)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：?jiǎn)蜗?em>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(kāi) 最近在學(xué)ansys熱分析，在流固耦合分析處卡住了，先把自己整理的資料分享給大家
我自己是沒(méi)學(xué)下樣子，希望能幫到需要的人
ANSYS 流固耦合分析實(shí)例.pdf
ANSYS流體與熱分析耦合場(chǎng)分析典型工程實(shí)例(word版本).pdf
ANSYS Workbench單向流固耦合案例 附ANSYS流固耦合分析與工程實(shí)例下載
流固耦合（Fluid-solid interaction，F(xiàn)SI）計(jì)算，通常用于考慮流體與固體間存在強(qiáng)烈的相互作用時(shí)，對(duì)流體流場(chǎng)與固體應(yīng)力應(yīng)變的考察。FSI計(jì)算按數(shù)據(jù)傳遞方式可分兩類(lèi)：?jiǎn)蜗蝰詈吓c雙向耦合。所謂單向耦合，主要是指數(shù)據(jù)只從流體計(jì)算傳遞壓力到固體，或者只從固體計(jì)算傳遞網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位移到流體。雙向耦合則在每一時(shí)刻都同時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)送相應(yīng)的物理量（流體計(jì)算發(fā)送壓力數(shù)據(jù)，固體計(jì)算發(fā)送位移數(shù)據(jù)）。
ANSYS Workbench中可以利用Fluent與DS進(jìn)行單向流固耦合計(jì)算。我們這里來(lái)舉一個(gè)最簡(jiǎn)單的單向耦合例子：風(fēng)吹擋板。我們假定擋板位移可忽略不計(jì)，固體變形對(duì)流場(chǎng)影響可以忽略，所考慮的是流體壓力作用在固體上，固體的應(yīng)力分布。當(dāng)然這里的壓力可以換成溫度等其他物理量。
1新建工程
注意是從Fluent →Static Structure。連接圖如1所示。
圖1 工程關(guān)系
圖2 進(jìn)入DM建模
2 DM創(chuàng)建模型
進(jìn)入Fluent中的DM進(jìn)行模型創(chuàng)建，如圖2所示。流固耦合計(jì)算中的幾何模型與單純的流體模型或固體模型不同，它要求同時(shí)具有流體和固體模型，而且流體計(jì)算中只能有流體模型，固體計(jì)算中只能有固體模型。建好后的模型如圖3，4，5所示。由于固體模型需要從這里導(dǎo)入，所以我們保留固體與流體模型。
展開(kāi) 
基于ANSYS Workbench流-熱-固多場(chǎng)耦合算法演繹
該方法適用于流-固耦合計(jì)算，流-熱耦合計(jì)算。該種方法，流體的求解主要通過(guò)Fluent完成，結(jié)構(gòu)的求解可以使用結(jié)構(gòu)模塊或結(jié)構(gòu)熱模塊，由用戶(hù)的需求確定。場(chǎng)之間的數(shù)據(jù)交換模塊稱(chēng)為系統(tǒng)耦合器，如圖3所示。
圖3 基于系統(tǒng)耦合器的迭代耦合計(jì)算
圖4和5分別給出了基于系統(tǒng)耦合器的流固和流熱耦合計(jì)算分析系統(tǒng)。流固耦合計(jì)算中，主要通過(guò)系統(tǒng)耦合器交換流體壓力與結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)，流熱耦合計(jì)算中，主要基于對(duì)流換熱計(jì)算公式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
圖4 基于系統(tǒng)耦合器的流固耦合計(jì)算
圖5 基于系統(tǒng)耦合器的流熱耦合計(jì)算
如圖6所示，給出了迭代計(jì)算過(guò)程中場(chǎng)之間的數(shù)據(jù)映射無(wú)誤差曲線(xiàn)，默認(rèn)的數(shù)據(jù)映射殘差為1%。
圖6 迭代計(jì)算過(guò)程中場(chǎng)之間的數(shù)據(jù)映射誤差曲線(xiàn)
展開(kāi) FLUENT流-固-熱耦合分析
FLUENT流-固-熱耦合分析
ANSYS FLUENT軟件自V2019版本起，新增了Structure結(jié)構(gòu)求解功能，能夠基于Fluent軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單模型的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形分析，具備線(xiàn)性及非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)分析功能。本案例基于ANSYS FLUENT 2020R1進(jìn)行管道閥門(mén)流-固-熱三場(chǎng)耦合分析。
1 模型描述
如圖所示尺寸的三維管道模型，管道模型中存在4個(gè)簡(jiǎn)化的閥瓣模型，給定管道入口氣體流速為10m/s，閥板內(nèi)給定體積熱源為2000000w/m^3；
閥瓣模型材料參數(shù)：
密度：2700kg/m^3；
比熱：871J/kg.K；
熱傳導(dǎo)系數(shù)：202W/m^2.K；
楊氏模量：2.5E7Pa；
泊松比：0.37；
2 網(wǎng)格劃分
本案例網(wǎng)格基于ANSYS ICEM CFD進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格如下圖所示：
流體區(qū)域：480000六面體網(wǎng)格；
固體區(qū)域：3800六面體網(wǎng)格。
3 FLUENT求解設(shè)置
求解計(jì)算分兩步完成，首先不考慮結(jié)構(gòu)變形對(duì)流體-固體進(jìn)行穩(wěn)態(tài)共軛傳熱分析，然后基于上一步仿真計(jì)算結(jié)果考慮流固耦合作用實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)流-固-熱耦合仿真分析。
3.1流固共軛傳熱仿真
? 啟動(dòng)FLUENT軟件，利用菜單File>>Read case….打開(kāi)文件對(duì)話(huà)框，讀入網(wǎng)格文件vavle_test.msh；新版本顯式界面如下：
? 新版本的FLUENT軟件默認(rèn)選擇k-w sst湍流模型，本案例不做修改；
? 激活能量方程
? 邊界條件設(shè)置
1）固體區(qū)域熱源：2000000W/m^3；選擇對(duì)應(yīng)的固體區(qū)域，勾選source terms加載能量源項(xiàng)。
展開(kāi) ANSYS APDL熱分析--換熱器熱膨脹分析(附命令流)
1.項(xiàng)目背景
蒸汽發(fā)生器排污熱交換器充分利用余熱、完成熱量轉(zhuǎn)換的試驗(yàn)裝置，求結(jié)構(gòu)完整性有著至關(guān)重要的意義，而高溫下軸向的熱膨脹是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的主要原因之一，因而計(jì)算器熱膨脹量至關(guān)重要。
2.項(xiàng)目目的
利用ANSYS軟件，建立蒸汽發(fā)生器排污換熱器梁?jiǎn)卧S模型，對(duì)其在設(shè)計(jì)溫度下的熱膨脹量進(jìn)行計(jì)算，為后續(xù)驗(yàn)證換熱器裝置的結(jié)構(gòu)完整性提供依據(jù)。
3.理論計(jì)算
熱膨脹量理論計(jì)算公式：
?L=α??T?L
其中：α為熱膨脹系數(shù)，△T為溫差，L為管道計(jì)算長(zhǎng)度
在本實(shí)例中，溫差△T：管側(cè)為310℃；殼側(cè)為268℃
α：12e-6 mm/mm·℃；
L：管側(cè)為1500mm；殼側(cè)為800mm
計(jì)算得軸向熱膨脹量：
?L=310?12e-6?1500+268?12e-6?800=8.153mm
4.計(jì)算輸入
熱膨脹分析時(shí)，僅需要加溫度載荷，同時(shí)將框架底部固定約束即可。
展開(kāi) 熱流固耦合場(chǎng)穩(wěn)態(tài)分析實(shí)例
熱流固耦合場(chǎng)穩(wěn)態(tài)分析實(shí)例（Fluent+Steady Thermal）；
網(wǎng)格工具Ansys Meshing，模擬平臺(tái)Workbench；
問(wèn)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(duì)稱(chēng)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(kāi)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(lèi)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(chǎng)和鋼管；
02 將Fluent的溫度結(jié)果傳遞到Steady-Thermal中；
Txingguan.7z
展開(kāi) 仿真咨詢(xún)實(shí)戰(zhàn)：熱流固耦合分析
TASK
熱流固耦合分析中包括沸騰模型修正、接觸熱阻 計(jì)算和位移的傅立葉分解這三項(xiàng)功能。由于模型中部分區(qū)域發(fā)生了沸騰，非沸騰態(tài)下的換熱公式不再適用于計(jì)算沸騰態(tài)下的換熱量，因此需要對(duì)模型的換熱系數(shù)進(jìn)行修正；接觸熱阻程序?qū)崿F(xiàn)的功能是根據(jù)接觸面之間的實(shí)際接觸面積、接觸表面的材料、接觸面間隙中介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)和接觸面的壓力計(jì)算接觸面的接觸熱阻；對(duì)于已知的位移結(jié)果，可以在二維坐標(biāo)系下可以將該平面內(nèi)的位移進(jìn)行傅立葉分解，展開(kāi)成多階傅立葉級(jí)數(shù)。
SOLUTION
主要技術(shù)挑戰(zhàn)：
沸騰修正涉及結(jié)構(gòu)模型和流體模型之間網(wǎng)格的插值和數(shù)據(jù)傳遞；
接觸熱阻公式較復(fù)雜，涉及物理量較多；
位移傅立葉分解計(jì)算較復(fù)雜；
解決方案：
開(kāi)發(fā)沸騰修正模板，實(shí)現(xiàn)插值和模型修正功能；
開(kāi)發(fā)接觸熱阻模板，實(shí)現(xiàn)熱阻公式的計(jì)算；
開(kāi)發(fā)位移傅立葉分解模板，實(shí)現(xiàn)位移的傅立葉分解，并合并各階結(jié)果；
提供豐富的參數(shù)輸入和輸出界面；
結(jié)論：
形成了完整的熱流固耦合分析模板；
模板包括了沸騰修正、接觸熱阻和位移傅立葉分解功能。
Customer Benefit
熱流固耦合分析模板搭建的流程包含了沸騰修正、接觸熱阻和位移傅立葉分解的功能，已經(jīng)直接集成在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)仿真分析模板系統(tǒng)中，成為了柴油機(jī)整體仿真方案的一部分。
本文來(lái)自安世亞太微信公號(hào)，如果您對(duì)耦合分析有需求或感興趣，歡迎聯(lián)系溝通：
400-6600-388
展開(kāi) 涉及流固耦合（對(duì)流、輻射）的熱分析
材料性質(zhì)：
固體：銅：導(dǎo)熱系數(shù)k=400，比熱c=400，密度8890。（單位：SI）
流體：空氣
3. 邊界條件
銅母線(xiàn)生熱率：12960w/m3
銅外殼生熱率：8909w/m3
銅外殼外側(cè)與空氣對(duì)流換熱：hc= 4w/(m2*K), T,ambient = 313 K
銅外殼外側(cè)的熱輻射率：emissivity=0.85
銅母線(xiàn)、銅外殼內(nèi)側(cè)的熱輻射率均為 0.85
重力y軸負(fù)向：9.8
幾何圖形見(jiàn)下圖(單位：m)
4.附檔
4.a gambit網(wǎng)格
simwe_thermal_gambit_mesh.rar
4.b icemcfd project file
simwe_tube_icemcfd_project.rar
4.c icemcfd mesh for cfx
simwe_tube_icem10_mesh.rar
4.d ansys_mesh file
ansys_mesh file.rar
用openoffice calc, 簡(jiǎn)單計(jì)算的資料
(上方是基本參數(shù)資料, 下左框是 for absorption =1, 下右框是 for absorption =0.85
在表中所設(shè)的管長(zhǎng)是1.00 meter, 但是在icemcfd and ansys 網(wǎng)格中的管長(zhǎng)是建為0.0025 meter的
根據(jù)熱平衡時(shí), 所有銅管產(chǎn)生之熱, 必等於外表面散熱(radiation + convection)
可知合理的表皮溫度應(yīng)在363(or 369)度附近
用omega Reynold stress turbulent model 的結(jié)果
K-e turbulent model 的結(jié)果
展開(kāi) 機(jī)翼全參數(shù)化設(shè)計(jì)及流-固-熱耦合分析
通過(guò)建立一套全參數(shù)化的機(jī)翼設(shè)計(jì)分析模型構(gòu)建體系，可實(shí)質(zhì)性的促進(jìn)達(dá)成快速多方案迭代或自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)。
各種不同翼型結(jié)構(gòu)的參數(shù)化快速建模
2) 案例描述
機(jī)翼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要找出全參數(shù)化定義設(shè)計(jì)和分析模型的具體實(shí)現(xiàn)方法，需要同時(shí)考慮CFD氣動(dòng)分析及氣動(dòng)加熱和結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)、結(jié)構(gòu)動(dòng)靜強(qiáng)度、流固熱三個(gè)物理場(chǎng)在各種不同的計(jì)算狀態(tài)下的雙向耦合。基于這種技術(shù)挑戰(zhàn)，機(jī)翼全參數(shù)化設(shè)計(jì)及流-固-熱耦合分析系統(tǒng)利用APDL全參數(shù)化建模，同時(shí)建立結(jié)構(gòu)分析模型和CFD網(wǎng)格模型；利用Mechanical+CFX流固耦合實(shí)現(xiàn)流-固-熱三場(chǎng)多狀態(tài)雙向耦合計(jì)算。
自動(dòng)構(gòu)建機(jī)翼流-固-熱耦合分析網(wǎng)格
3) 實(shí)踐及效果
a、 實(shí)現(xiàn)了機(jī)翼結(jié)構(gòu)幾何及流-固-熱三場(chǎng)分析網(wǎng)格模型的全參數(shù)化自動(dòng)建立；
b、 實(shí)現(xiàn)了流-固-熱三場(chǎng)全自動(dòng)多狀態(tài)雙向耦合分析計(jì)算
c、 對(duì)機(jī)翼設(shè)計(jì)，尤其是前期設(shè)計(jì)階段，實(shí)現(xiàn)了全參數(shù)化快速多方案精細(xì)對(duì)比分析，極大提升設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。
流-固-熱三場(chǎng)多狀態(tài)雙向耦合計(jì)算
展開(kāi) 
4月9-11日 北京 | ANSYS流固熱多物理場(chǎng)耦合計(jì)算工程應(yīng)用方法專(zhuān)題
一、專(zhuān)題目標(biāo)：
通過(guò)培訓(xùn)，使學(xué)員能夠掌握利用AN
SYS系列模塊構(gòu)建流固熱多物理場(chǎng)耦合仿真流程；能夠?qū)こ讨械亩辔锢韴?chǎng)現(xiàn)象獨(dú)立建模、仿真并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
二、工程案例：10個(gè)工程案例
三、典型問(wèn)題：多物理場(chǎng)仿真流程構(gòu)建。
四、知識(shí)點(diǎn)：流固熱多物理場(chǎng)數(shù)據(jù)傳遞方式；流固熱仿真流程；仿真軟件參數(shù)設(shè)置及注意事項(xiàng)。
comsol使用井功能實(shí)現(xiàn)三維流固熱耦合（帶穩(wěn)態(tài)分析） ￥499
使用well井功能實(shí)現(xiàn)流固熱三物理場(chǎng)耦合，研究生產(chǎn)井溫度變化。
ANSYS流固耦合分析與工程
ANSYS流固耦合分析與工程
ANSYS 流固耦合分析的基本步驟
ANSYS 流固耦合分析的基本步驟
ANSYS在原有Mechanical APDL(也叫ANSYS Classical)的基礎(chǔ)上，相繼合并開(kāi)發(fā)了ANSYS Workbench CFX和ANSYS CFX,從12.0版本開(kāi)始又合并集成了另一款著名的計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT。通過(guò)堅(jiān)持不懈的努力，ANSYS流固耦合分析從單向到雙向、從簡(jiǎn)單二維模型到復(fù)雜三維模型、從小變形分析到基于動(dòng)網(wǎng)格或網(wǎng)格重構(gòu)的大變形分析，功能不斷增加，分析能力大幅加強(qiáng)、分析結(jié)果日益精確。
同時(shí)，由于集成了多個(gè)產(chǎn)品，流固耦合的分析使用方法也變得多種多樣，比如可以通過(guò)Mechanical APDL Product Launcher設(shè)置基于MFX的雙向耦合分析，可以通過(guò)Mechanical APDL本身設(shè)置與CFX或FLUENT的單向耦合分析，可以通過(guò)ANSYS Workbench設(shè)置與CFX和FLUENT的單向耦合分析，通過(guò)ANSYS Workbench平臺(tái)設(shè)置ANSYS和CFX的雙向耦合分析，
到13.0版本雖然還不支持ANSYS與FLUENT的雙向耦合分析，但是通過(guò)第三方軟件MPCCI也可以輕松實(shí)現(xiàn)雙向耦合分析，具體的可行性設(shè)置方式如表1所示。
展開(kāi) 