ansys流固耦合單向的案例
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：單向耦合與雙向耦合。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 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，相繼合并開發(fā)了ANSYS Workbench CFX和ANSYS CFX,從12.0版本開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Mechanical APDL Product Launcher設(shè)置基于MFX的雙向耦合分析，可以通過Mechanical APDL本身設(shè)置與CFX或FLUENT的單向耦合分析，可以通過ANSYS Workbench設(shè)置與CFX和FLUENT的單向耦合分析，通過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 FLUENT/Mechanical流固單向耦合模擬
本教程演示了T型管道受到高溫流體影響而產(chǎn)生變形的單向流固耦合計(jì)算分析。
1 啟動(dòng)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(dòng)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→Fluid Flow（Fluent）和Analysis systems→Static Structural選項(xiàng)，即可在項(xiàng)目管理區(qū)創(chuàng)建分析項(xiàng)目A（流體）和項(xiàng)目B（固體），將項(xiàng)目A的幾何數(shù)據(jù)（A2）傳遞給項(xiàng)目B（B#），將項(xiàng)目A的結(jié)果數(shù)據(jù)（A5）傳遞給項(xiàng)目B（B5）。
2 導(dǎo)入幾何體
（1）在A3欄的Geometry上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時(shí)會(huì)彈出“打開”對(duì)話框。
（2）在彈出的“打開”對(duì)話框中選擇文件路徑，導(dǎo)入幾何體文件。
3 劃分模型網(wǎng)格
（1）雙擊A3欄Mesh項(xiàng)，進(jìn)入Meshing界面，在該界面下進(jìn)行模型的網(wǎng)格劃分。
（2）右鍵選擇流體域的入口與出口，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對(duì)話框，輸入名稱inlet，outlet1和outlet2，單擊OK按鈕確認(rèn)。
（3）右鍵選擇管道固體的內(nèi)表面口外表面，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對(duì)話框，輸入名稱pipe inner wall和pipe outer wall，單擊OK按鈕確認(rèn)。
展開 FLUENT/Mechanical流固單向耦合模擬
本教程演示了T型管道受到高溫流體影響而產(chǎn)生變形的單向流固耦合計(jì)算分析。
1 啟動(dòng)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(dòng)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→Fluid Flow（Fluent）和Analysis systems→Static Structural選項(xiàng)，即可在項(xiàng)目管理區(qū)創(chuàng)建分析項(xiàng)目A（流體）和項(xiàng)目B（固體），將項(xiàng)目A的幾何數(shù)據(jù)（A2）傳遞給項(xiàng)目B（B#），將項(xiàng)目A的結(jié)果數(shù)據(jù)（A5）傳遞給項(xiàng)目B（B5）。
2 導(dǎo)入幾何體
（1）在A3欄的Geometry上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時(shí)會(huì)彈出“打開”對(duì)話框。
（2）在彈出的“打開”對(duì)話框中選擇文件路徑，導(dǎo)入幾何體文件。
3 劃分模型網(wǎng)格
（1）雙擊A3欄Mesh項(xiàng)，進(jìn)入Meshing界面，在該界面下進(jìn)行模型的網(wǎng)格劃分。
（2）右鍵選擇流體域的入口與出口，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對(duì)話框，輸入名稱inlet，outlet1和outlet2，單擊OK按鈕確認(rèn)。
（3）右鍵選擇管道固體的內(nèi)表面口外表面，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對(duì)話框，輸入名稱pipe inner wall和pipe outer wall，單擊OK按鈕確認(rèn)。
展開 
CFX-static structural單向流固耦合
我用CFX-static structural做單向流固耦合，但將流體分析得到的壓力加到管道上時(shí)，有一塊區(qū)域與其他不一樣，怎么回事？
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 請(qǐng)教有關(guān)旋翼單向流固耦合的問題
需要計(jì)算一下旋翼翼面氣動(dòng)力下的靜力分析，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算含預(yù)應(yīng)力的模態(tài)，最近才知道這叫單向流固耦合。現(xiàn)在旋翼瞬態(tài)結(jié)果已經(jīng)在fluent中計(jì)算結(jié)束了，結(jié)構(gòu)也通過hypermesh畫好網(wǎng)格，不知該如何通過workbench平臺(tái)進(jìn)行操作。參考了《ansys workbench基礎(chǔ)教程與實(shí)例詳解》中風(fēng)機(jī)流固耦合的例子，例子中用的是CFX，而且是從建模開始的，而且FEM結(jié)構(gòu)建模還得采用Mechanical。想請(qǐng)教一下各位如何用已經(jīng)得到的fluent數(shù)據(jù)以及結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算，時(shí)間比較緊，實(shí)在沒法再學(xué)幾個(gè)軟件，還請(qǐng)各位指導(dǎo)一下！
單向流固耦合——模擬彎曲河床砂石運(yùn)移
這里使用我們之前的小程序 PFC單向流固耦合——模擬顆粒落入流動(dòng)的水中 生成流體網(wǎng)格。
338-管道傳熱單向流固耦合（Fluent-Static Structral）仿真
一、流體網(wǎng)格劃分設(shè)置
圖1 流體仿真網(wǎng)格
圖2 網(wǎng)格設(shè)置（Size Function使用Proximity and Curvature，其它默認(rèn)）
二、FLUENT仿真設(shè)置
圖1 求解器設(shè)置（壓力基求解器，穩(wěn)態(tài)計(jì)算）
圖2 開啟能量方程
圖3 湍流模型設(shè)置
圖4 流體材料屬性設(shè)置
圖5 固體材料屬性設(shè)置
圖6 固體域設(shè)置
圖7 流體域設(shè)置
圖8 入口設(shè)置
圖9 出口設(shè)置
圖10 外殼換熱條件設(shè)置
圖11 求解方式設(shè)置（開始使用默認(rèn)，計(jì)算一定步數(shù)后均改為二階迎風(fēng)——即圖中所示）
圖12 松弛固子設(shè)置
圖13 初始化設(shè)置（從入口開始計(jì)算）
三、靜力學(xué)仿真設(shè)置
圖1 使用默認(rèn)網(wǎng)格設(shè)置
圖2 約束設(shè)置（將兩端設(shè)置為固定約束）
圖3 流體載荷導(dǎo)入（使用Imported Load選項(xiàng)導(dǎo)入流體壓力和溫度載荷）
基本結(jié)果
展開 PFC單向流固耦合——模擬顆粒落入流動(dòng)的水中
PFC中流固耦合有三種方式：
1、單向流固耦合（one_way）：也就是顆粒受流體作用，但是流體不受影響。
2、利用達(dá)西定律實(shí)現(xiàn)雙向耦合
3、和第三方的算法或者流體軟件進(jìn)行耦合(比如OpenFOAM)
這里做一個(gè)單向耦合的小例子——模擬顆粒落入流動(dòng)的水中。
由于當(dāng)水比較多的時(shí)候，流速不太容易受到下落的顆粒影響，這里簡(jiǎn)化為單向耦合是合理的。
首先生成cfd網(wǎng)格和顆粒。這里的網(wǎng)格使用我之前帖子中生成方形網(wǎng)格的小程序生成節(jié)點(diǎn)和單元文件。
new
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展開 空調(diào)管路模態(tài)分析（干模態(tài)、濕模態(tài)及單向流固耦合） ￥6
（本文重點(diǎn)分析模態(tài)頻率，暫不進(jìn)行振型分析）
7、參考文獻(xiàn)
[1]白靜峰.空調(diào)系統(tǒng)的流固耦合振動(dòng)及其控制研究.2017.河北工業(yè)大學(xué),MA thesis.
最后的最后，有不足之處歡迎指出，咱們一起探討、一起進(jìn)步。
淺談流固耦合<2>：ANSYS中的流固耦合
在ANSYS軟件中使用流固耦合計(jì)算是很方便的。
在ANSYS中，進(jìn)行流體計(jì)算的軟件主要是FLUENT與CFX，而參與固體力學(xué)計(jì)算的模塊主要是APDL（俗稱的經(jīng)典模塊）與Mechanical。這四款軟件的中流體計(jì)算模塊與固體計(jì)算模塊的相互組合，即可構(gòu)成流固耦合計(jì)算方案。由于本人對(duì)于APDL的耦合計(jì)算應(yīng)用較少，因此本次不打算討論APDL在流固耦合上的應(yīng)用。
前面提到，流固耦合計(jì)算可分為單向耦合與雙向耦合，利用CFX或FLUENT與Mechanical的聯(lián)合仿真，可以實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)雙向耦合計(jì)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(fā)送數(shù)據(jù)信息，另一方并不反回?cái)?shù)據(jù)。分為兩種情況：
（1）流體求解器向固體求解器發(fā)送壓力及溫度數(shù)據(jù)。這是最常見的單向耦合計(jì)算。通常用在固體熱應(yīng)力計(jì)算，或計(jì)算流體載荷在固體上產(chǎn)生的應(yīng)力。一般來說這種計(jì)算都是基于固體小變形假設(shè)，也就是說固體的形變對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生的影響可以忽略。
（2）固體變形對(duì)流場(chǎng)的影響。這種情況在實(shí)際計(jì)算過程中很少應(yīng)用到，因?yàn)榱黧w計(jì)算中的動(dòng)網(wǎng)格功能完全可以滿足要求。
2、雙向耦合
雙向耦合應(yīng)用于流體作用于固體變形耦合強(qiáng)烈的領(lǐng)域。通常需要考慮到固體變形對(duì)流場(chǎng)的影響。分為兩種情況：
（1）擾動(dòng)由流體引起。即流體流動(dòng)導(dǎo)致固體變形，固體變形引起流場(chǎng)的擾動(dòng)。如渦激振動(dòng)就是一種典型情況。
（2）擾動(dòng)由固體引起。固體變形引起流體流場(chǎng)擾動(dòng)，之后流體流場(chǎng)反作用與固體變形，研究其相互作用。
這兩種情況在實(shí)際應(yīng)用中都會(huì)經(jīng)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 流體作用下彎曲管道單向流固耦合計(jì)算及濕模態(tài)分析
濕模態(tài)分析實(shí)際上是在單向流固耦合計(jì)算基礎(chǔ)上進(jìn)行的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。本文以流體作用下彎曲管道為例，首先利用ANSYS Fluent及ANSYS靜力分析模塊對(duì)其進(jìn)行單向流固耦合計(jì)算，然后在此基礎(chǔ)上開展彎曲管道在流體作用下振動(dòng)模態(tài)分析。
單向流固耦合計(jì)算
工業(yè)管道系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)彎管。流體介質(zhì)流經(jīng)彎曲管道時(shí)，管壁承受流體賦予的壓力，不均勻的壓力分布會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生額外的應(yīng)力。
1
計(jì)算思路
眾所周知，CFD計(jì)算的目的是為了獲取計(jì)算空間中的壓力、速度、溫度等物理量分布，而結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算的目的是為了獲取結(jié)構(gòu)件上應(yīng)力、應(yīng)變和位移等物理物理量。單向流固耦合計(jì)算的基本思路為：利用CFD軟件計(jì)算壁面上壓力分布，并將壓力值作為載荷加載到固體構(gòu)件上，利用有限元軟件計(jì)算固體應(yīng)力應(yīng)變。
單向流固耦合計(jì)算的數(shù)據(jù)流程如圖1所示。
圖1 數(shù)據(jù)流程
2
計(jì)算模型
計(jì)算幾何模型如圖所示。
圖2 計(jì)算幾何模型
圖3 DM中創(chuàng)建的幾何模型(既包含流體，也包含固體)
3
流體計(jì)算設(shè)置
雙擊B3單元格進(jìn)行流體網(wǎng)格劃分。在mesh中進(jìn)行邊界命名，如圖4所示。采用掃描方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用網(wǎng)格尺寸為5mm，生成的流體計(jì)算網(wǎng)格如圖5所示。
圖4 邊界命名
圖5 流體計(jì)算網(wǎng)格
返回至FLUENT中進(jìn)行流體計(jì)算設(shè)置。
展開 流體作用下彎曲管道單向流固耦合計(jì)算及濕模態(tài)分析
濕模態(tài)分析實(shí)際上是在單向流固耦合計(jì)算基礎(chǔ)上進(jìn)行的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。本文以流體作用下彎曲管道為例，首先利用ANSYS Fluent及ANSYS靜力分析模塊對(duì)其進(jìn)行單向流固耦合計(jì)算，然后在此基礎(chǔ)上開展彎曲管道在流體作用下振動(dòng)模態(tài)分析。
單向流固耦合計(jì)算
工業(yè)管道系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)彎管。流體介質(zhì)流經(jīng)彎曲管道時(shí)，管壁承受流體賦予的壓力，不均勻的壓力分布會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生額外的應(yīng)力。
1
計(jì)算思路
眾所周知，CFD計(jì)算的目的是為了獲取計(jì)算空間中的壓力、速度、溫度等物理量分布，而結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算的目的是為了獲取結(jié)構(gòu)件上應(yīng)力、應(yīng)變和位移等物理物理量。單向流固耦合計(jì)算的基本思路為：利用CFD軟件計(jì)算壁面上壓力分布，并將壓力值作為載荷加載到固體構(gòu)件上，利用有限元軟件計(jì)算固體應(yīng)力應(yīng)變。
單向流固耦合計(jì)算的數(shù)據(jù)流程如圖1所示。
圖1 數(shù)據(jù)流程
2
計(jì)算模型
計(jì)算幾何模型如圖所示。
圖2 計(jì)算幾何模型
圖3 DM中創(chuàng)建的幾何模型(既包含流體，也包含固體)
3
流體計(jì)算設(shè)置
雙擊B3單元格進(jìn)行流體網(wǎng)格劃分。在mesh中進(jìn)行邊界命名，如圖4所示。采用掃描方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用網(wǎng)格尺寸為5mm，生成的流體計(jì)算網(wǎng)格如圖5所示。
圖4 邊界命名
圖5 流體計(jì)算網(wǎng)格
返回至FLUENT中進(jìn)行流體計(jì)算設(shè)置。
展開 FLUENT動(dòng)網(wǎng)格案例之十七：基于Fluent19的單向流固耦合仿真計(jì)算 ￥9
基于Fluent19的單向流固耦合仿真計(jì)算
在FLUENT動(dòng)網(wǎng)格案例之十六：基于Fluent重生成算法的懸臂梁振動(dòng)的雙向流固耦合仿真分析中，使用udf求解流固耦合系統(tǒng)中固體區(qū)域運(yùn)動(dòng)控制方程，并將計(jì)算得到的邊界運(yùn)動(dòng)位移以動(dòng)網(wǎng)格形式更新流場(chǎng)的邊界條件，從而實(shí)現(xiàn)雙向流固耦合仿真。其實(shí)，在最新的Fluent19中，線彈性求解模塊已經(jīng)是內(nèi)嵌模塊，建立并求解流固耦合問題可以更加方便，只要定義固體材料區(qū)域及其邊界條件，按照正常的CFD仿真流程就能同時(shí)獲得結(jié)構(gòu)最終位移和流場(chǎng)壓力及速度分布。
固體區(qū)域設(shè)置
流固耦合界面設(shè)置
仿真計(jì)算結(jié)果
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