ansys 流固耦合模塊
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys 流固耦合模塊的視頻教程
#292-ANSYS WORKBENCH流固耦合案例-螺桿擠出機(泵)流場/受力仿真手把手教程
(流體使用FLUENT模塊，受力使用靜力學模塊，單向流固耦合)。
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基于ANSYS Workbench的渦致振動流固耦合模擬
使用ANSYS Workbench平臺搭建渦致振動仿真框架。著重介紹如何先進行解耦計算，再進行耦合計算。視頻適用于流固耦合方向的高校學生；流致振動工程師；橋梁安全設計工程師；對流固耦合感興趣的人群。
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ansys 流固耦合模塊的實例教程
在ANSYS經典模塊下，考慮液體-固體之間的相互作用，常用的二維分析單元類型有Fludi29和Fluid79單元，三維的分析單元類型為Fluid30和Fluid80單元，通過查閱Help文檔，我們可以了解到79單元和80單元可以用來模擬液體的晃動問題，29和30則不能實現。對于以上分析單元類型，在模擬流體性質時，不同單元其使用方法也不盡相同。具體用法和材料定義與求解設置的不同之處，感興趣的可以查閱官方文檔或網上搜尋。
下面以Fluid80單元為例，做一個鋼板水池流固耦合的地震動力分析算例，供參考，不足指出請詳細指正。
鋼板水池幾何模型
鋼板模型-實體單元來模擬，也可以采用shell181來模擬。
水體模型-采用Fluid80單元模擬
有限元網格劃分
設置邊界條件和自由度耦合
2. 結果分析
2.1 模態分析
模態分析主要目的是為測得結構的固有頻率、周期和振型，每一階模態都有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。通過模態分析方法搞清楚了結構物在某一易受影響的頻率范圍內的各階主要模態的特性，就可以預言結構在此頻段內在外部或內部各種振源作用下產生的實際振動響應。
下面不同水深工況模態分析自振頻率分析結果。
2.1.1 1/2水深工況下的自振頻率分析
2.1.2 3/4水深工況下的自振頻率分析
2.1.3 滿水深工況下的自振頻率分析
3.
展開 ANSYS流固耦合簡介
ANSYS 很早便開始進行流固耦合的研究和應用， 目前 ANSYS 中的流固耦合分析算法和功能已相當成熟，可以通過或者不通過第三方軟件(如 MPCCI)實現 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。但從數據傳遞角度出發，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 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。雙向耦合則在每一時刻都同時向對方發送相應的物理量（流體計算發送壓力數據，固體計算發送位移數據）。
ANSYS Workbench中可以利用Fluent與DS進行單向流固耦合計算。我們這里來舉一個最簡單的單向耦合例子：風吹擋板。我們假定擋板位移可忽略不計，固體變形對流場影響可以忽略，所考慮的是流體壓力作用在固體上，固體的應力分布。當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 工程關系
圖2 進入DM建模
2 DM創建模型
進入Fluent中的DM進行模型創建，如圖2所示。流固耦合計算中的幾何模型與單純的流體模型或固體模型不同，它要求同時具有流體和固體模型，而且流體計算中只能有流體模型，固體計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入，所以我們保留固體與流體模型。
展開 在ANSYS軟件中使用流固耦合計算是很方便的。
在ANSYS中，進行流體計算的軟件主要是FLUENT與CFX，而參與固體力學計算的模塊主要是APDL（俗稱的經典模塊）與Mechanical。這四款軟件的中流體計算模塊與固體計算模塊的相互組合，即可構成流固耦合計算方案。由于本人對于APDL的耦合計算應用較少，因此本次不打算討論APDL在流固耦合上的應用。
前面提到，流固耦合計算可分為單向耦合與雙向耦合，利用CFX或FLUENT與Mechanical的聯合仿真，可以實現單向耦合和雙向耦合。（需要注意的是：14.0之后的版本中才允許FLUENT通過System Coupling模塊與Mechanical實現雙向耦合計算，在之前的版本中FLUENT只能做單向耦合）。
1、單向耦合
單向耦合指的是只有一方求解器向另一方發送數據信息，另一方并不反回數據。分為兩種情況：
（1）流體求解器向固體求解器發送壓力及溫度數據。這是最常見的單向耦合計算。通常用在固體熱應力計算，或計算流體載荷在固體上產生的應力。一般來說這種計算都是基于固體小變形假設，也就是說固體的形變對流場產生的影響可以忽略。
（2）固體變形對流場的影響。這種情況在實際計算過程中很少應用到，因為流體計算中的動網格功能完全可以滿足要求。
2、雙向耦合
雙向耦合應用于流體作用于固體變形耦合強烈的領域。通常需要考慮到固體變形對流場的影響。分為兩種情況：
（1）擾動由流體引起。即流體流動導致固體變形，固體變形引起流場的擾動。如渦激振動就是一種典型情況。
（2）擾動由固體引起。固體變形引起流體流場擾動，之后流體流場反作用與固體變形，研究其相互作用。
這兩種情況在實際應用中都會經常遇到。
OK，下面談一下如何在ANSYS中解決這幾類耦合問題。
展開 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。
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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
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
一、專題目標：
通過培訓，使學員能夠掌握利用AN
SYS系列模塊構建流固熱多物理場耦合仿真流程；能夠對工程中的多物理場現象獨立建模、仿真并進行數據分析。
二、工程案例：10個工程案例
三、典型問題：多物理場仿真流程構建。
四、知識點：流固熱多物理場數據傳遞方式；流固熱仿真流程；仿真軟件參數設置及注意事項。
模態分析主要目的是為測得結構的固有頻率、周期和振型，每一階模態都有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。通過模態分析方法搞清楚了結構物在某一易受影響的頻率范圍內的各階主要模態的特性，就可以預言結構在此頻段內在外部或內部各種振源作用下產生的實際振動響應。--引自《百度百科》
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混凝土重力壩材料參數如下
彈性模量E=30GPa
