流固耦合ansys模擬的案例
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：?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 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 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：?jiǎn)蜗?em>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 汽車充氣輪胎的路面滾動(dòng)模擬(流固耦合)（附ANSYS命令流&模型文件）
學(xué)習(xí)此案例可以擴(kuò)展到其他案例，例如，在流固耦合問題中對(duì)流體壓力，體積，密度質(zhì)量的監(jiān)測(cè)。在實(shí)際工程應(yīng)用中例如：
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸活塞運(yùn)動(dòng)內(nèi)部氣體各項(xiàng)指標(biāo)的變化、氣罐充氣過程模擬
等。
本技術(shù)案例展示了：
輪胎受車輛重力載荷壓縮
輪胎充氣模擬
輪胎與路面接觸模擬滾動(dòng)
關(guān)鍵仿真模擬技術(shù)特征：
流體靜力學(xué)單元的建立
氣體材料模型建立
加強(qiáng)單元使用（REINF265）
計(jì)算結(jié)果
輪胎充壓（右）與不充壓（左）變形結(jié)果：
輪胎滾動(dòng)模擬變形結(jié)果：
模型建立
為模擬實(shí)際情況，輪胎尺寸采用小型轎車尺寸建立幾何模型。
一、輪胎模型建立
采用SOLID186實(shí)體單元建立，先建立輪胎2D截面，后通過對(duì)軸旋轉(zhuǎn)成體。
二、輪胎內(nèi)氣體模型建立
采用HSFLD242流體靜力學(xué)單元建立，先選擇輪胎內(nèi)壁單元，采用EURF命令在輪胎內(nèi)壁與輪胎中心點(diǎn)之間生成氣體單元。
ESURF, XNODE, Tlab, Shape
!Generates elements overlaid on the free faces of existing selected elements
實(shí)際中，輪轂區(qū)域不該存在氣體單元，如圖示，因此指定這部分單元為負(fù)體積氣體單元，以忽略該部分單元的影響。
三、輪胎內(nèi)纖維加強(qiáng)模型建立
采用REINF265加強(qiáng)單元建立。選中輪胎外表面單元，采用ereinf命令定義加強(qiáng)單元。
EREINF
!
展開 
【降落傘數(shù)值模擬】超音速降落傘流固耦合數(shù)值模擬
可利用XFlow軟件模擬流體運(yùn)動(dòng)，Abaqus軟件模擬降落傘的受力和運(yùn)動(dòng)，兩者結(jié)合來模擬真實(shí)情況下超音速降落傘的流固耦合運(yùn)動(dòng)。 下圖為數(shù)值模擬結(jié)果。
（1）當(dāng)馬赫數(shù)為1.5時(shí)，超音速降落傘流固耦合數(shù)值模擬渦量變化結(jié)果：
（2）當(dāng)馬赫數(shù)為0.3時(shí)，超音速降落傘流固耦合模擬結(jié)果流場(chǎng)變化結(jié)果：
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基于LSDYNA的流固耦合模擬滑坡/泥石流ALE與結(jié)構(gòu)FEM之間的撞擊 ￥150
任意拉格朗日-歐拉法結(jié)合了兩種計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算的過程中可實(shí)時(shí)調(diào)整網(wǎng)格，適用于大變形材料的計(jì)算模擬。
本文的計(jì)算采用LS-DYNA平臺(tái)，將滑坡體的運(yùn)動(dòng)采用ALE的方法模擬，樁體采用FEM的方法模擬。
以下為模擬的案例：
無結(jié)構(gòu)阻擋得模擬結(jié)果：
編輯
跳轉(zhuǎn)
有結(jié)構(gòu)物耦合作用的：
ANSYS流固耦合
利用ANSYS11.0進(jìn)行流固耦合計(jì)算的時(shí)候
是不是需要在ANSYS中建立固體模型
在workbench中建立流體模型啊？
小弟初步接觸這方面知識(shí)
萬分期待您的賜教！
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(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→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(hào)。
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 ABAQUS 流固耦合模擬分析是否可信？
3、理論計(jì)算
上節(jié)模擬的氣體壓縮過程是一個(gè)“等熵過程”它的氣體狀態(tài)參數(shù)關(guān)系為：
其中k 為等熵指數(shù)，這里取k=1.4，T 為絕對(duì)溫度k。
如圖2 所示，氣體在初始狀下體積
，活塞投影面
，代入式（2）后氣體壓縮理論方程為
4、結(jié)果對(duì)比
采集967 號(hào)節(jié)點(diǎn)的壓強(qiáng)和溫度，并繪制曲線（仿真曲線）。結(jié)合式（3）、（4）、（5）、（6），利用 Matlab 軟件繪制出壓強(qiáng)增量Δp和氣體溫度θ與h之間的曲線（理論曲線）。將ABAQUS 的仿真結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，二者變化曲線如圖5 和圖6 所示。
圖5 和圖6 中藍(lán)線表示的是用氣體狀態(tài)方程計(jì)算的氣體參數(shù)曲線，紅線表示的是ABAQUS 有限元軟件仿真模擬的參數(shù)曲線，從圖可以看出，兩條曲線基本是重合的，因此ABAQUS 有限元軟件在模擬理想氣體狀態(tài)方面具有非常大的可靠性。
5、流固耦合的應(yīng)用
某產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)如圖7 所示，它有筒體、活塞頭和筒蓋組成，筒內(nèi)密封有空氣。筒蓋的材料是一種脆性塑料，筒體和活塞頭認(rèn)為是剛體。當(dāng)活塞頭壓縮前面的空氣并達(dá)到一定的氣壓時(shí)，筒蓋就會(huì)破裂。利用ABAQUS的流固耦合模塊，計(jì)算出活塞頭移動(dòng)多少距離時(shí)，筒蓋會(huì)破損。
脆性材料采用Brittle Cracking的失效準(zhǔn)則，模擬出筒蓋破損的狀態(tài)如圖8所示。
6、結(jié)論
通過計(jì)算比較，ABAQUS有限元軟件在模擬理想氣體狀態(tài)方程上，有著很高的可信度，它的模擬結(jié)果和理論上的狀態(tài)方程基本重合。因此在實(shí)際操作中，結(jié)合材料的變形和失效，它可以模擬多種情況下的流固耦合問題。
展開 ANSYS基于Biot固結(jié)理論流固耦合及其應(yīng)用
ANSYS基于Biot固結(jié)理論流固耦合及其應(yīng)用
ANSYS基于Biot固結(jié)理論流固耦合模型及應(yīng)用.pdf
ANSYS基于Biot固結(jié)理論流固耦合模型及應(yīng)用.pdf
ANSYS 流固耦合操作視頻
/COM -------------------------------------------------------------
*status,uxmx
finish
ANSYS 流固耦合操作視頻4.rar
ANSYS 流固耦合操作視頻1.rar
ANSYS 流固耦合操作視頻2.rar
ANSYS 流固耦合操作視頻3.rar
OpenFOAM三維換熱器流固熱耦合傳熱模擬文件，冷流和熱流逆向流動(dòng)，熱流入口與冷流出口在同一側(cè) ￥120
OpenFOAM三維換熱器流固熱耦合傳熱模擬文件，冷流和熱流逆向流動(dòng)，熱流入口與冷流出口在同一側(cè)
FLUENT/Mechanical流固單向耦合模擬
文章來源：南流坊
FLUENT流固耦合傳熱模擬
本教程演示了如何使用固體與流體或物體之間的耦合界面來模擬不同材料或相之間的熱傳遞。具體演示了如何模擬與環(huán)境空氣接觸的三維鋁立方體的散熱過程。
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）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項(xiàng)，即可在項(xiàng)目管理區(qū)創(chuàng)建分析項(xiàng)目A。
2 導(dǎo)入幾何體
（1）在A2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）右鍵選擇計(jì)算域外部所有壁面，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walls，單擊OK按鈕確認(rèn)。
（3）右鍵單擊模型樹中Mesh選項(xiàng)，依次選擇Mesh→Insert→Inflation。boundary選擇內(nèi)部立方體壁面。
（4）右鍵單擊模型樹中Mesh選項(xiàng)，依次選擇Mesh→Insert→Sizing。boundary選擇內(nèi)部立方體壁面，Element Size填入0.009。
（5）設(shè)置網(wǎng)格尺寸為3.5e-2m。在Quality中，Smoothing選擇High。
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