ansys直接法流固耦合的案例
CAE黑話：耦合場(chǎng)/順序耦合/直接耦合/流固耦合(FSI)
做CAE仿真，理清各類(lèi)“耦合”概念是跨入多物理場(chǎng)分析的第一步。今天直接拆解4個(gè)核心黑話，建議工程師在做復(fù)雜系統(tǒng)仿真前明確這些基本定義。
耦合場(chǎng) (Coupled Field) 真實(shí)物理世界中，聲、熱、力、電磁等物理場(chǎng)往往不是孤立存在的，它們相互影響的過(guò)程就是耦合。例如電機(jī)發(fā)熱導(dǎo)致結(jié)構(gòu)熱膨脹，這就涉及到電磁-熱-力多場(chǎng)耦合。
順序耦合 (Sequential Coupling) “串聯(lián)”解法。先計(jì)算物理場(chǎng)A，將A的結(jié)果（如溫度分布）作為外部載荷提取出來(lái)，單向傳遞給物理場(chǎng)B（如結(jié)構(gòu)場(chǎng)）進(jìn)行求解。優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算成本低，適用于單向影響主導(dǎo)的場(chǎng)景。
直接耦合 (Direct Coupling) “并聯(lián)”解法。將多個(gè)物理場(chǎng)的自由度放在同一個(gè)大型剛度矩陣中，在一個(gè)求解器里同步迭代求解。適用于物理場(chǎng)之間相互作用強(qiáng)、必須實(shí)時(shí)反饋的場(chǎng)景（如壓電效應(yīng)）。精度極高，但極度消耗計(jì)算資源。
流固耦合 FSI (Fluid-Structure Interaction) 工程中最常見(jiàn)的一類(lèi)耦合。流體的流動(dòng)產(chǎn)生壓力使固體發(fā)生變形，而固體的變形又反過(guò)來(lái)改變了流體的流場(chǎng)（如風(fēng)機(jī)葉片形變、橋梁風(fēng)振）。按反饋程度也分為單向FSI和雙向FSI。
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耦合場(chǎng)分析是高階工程師必須掌握的核心技能。
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1?? 耦合場(chǎng) (Coupled Field) 兩個(gè)或多個(gè)物理場(chǎng)（如：熱-結(jié)構(gòu)、流-固、電-磁-熱）相互影響、共同作用。一個(gè)場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果直接影響另一個(gè)場(chǎng)的輸入條件或系統(tǒng)屬性。
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2?? 順序耦合 (Sequential Coupled Solving) 按順序一個(gè)接一個(gè)地求解物理場(chǎng)。例如：先計(jì)算溫度場(chǎng)，將溫度場(chǎng)結(jié)果（節(jié)點(diǎn)溫度）作為熱載荷施加到結(jié)構(gòu)場(chǎng)上進(jìn)行應(yīng)力分析。
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特點(diǎn)： 計(jì)算簡(jiǎn)單，收斂性好，但僅考慮單向影響，精度受限。
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3?? 直接耦合 (Direct Coupled Solving) 將不同物理場(chǎng)的控制方程合并成一個(gè)單一的、更大的方程組同時(shí)求解。方程組中包含耦合項(xiàng)。
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特點(diǎn)： 考慮完全的雙向耦合，精度最高。但計(jì)算量大，收斂非常困難，對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量要求極高。
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4?? 流固耦合 (FSI) 一種非常典型的直接耦合。流體的流動(dòng)和壓力引起固體的變形或運(yùn)動(dòng)（橙色路徑）；固體的變形或運(yùn)動(dòng)又反過(guò)來(lái)改變流體的流場(chǎng)邊界（藍(lán)色路徑）。
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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) 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?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(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) 
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(chēng)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(guò)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(jiàn)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(lái)說(shuō)這種計(jì)算都是基于固體小變形假設(shè)，也就是說(shuō)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(guò)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(mǎn)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(lèi)耦合問(wèn)題。
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展開(kāi) 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
基于LS-DYNA-ICFD法計(jì)算圓柱繞流特性 （經(jīng)典流固耦合問(wèn)題分析）
基于LS-DYNA-ICFD法計(jì)算圓柱繞流特性 （經(jīng)典流固耦合問(wèn)題分析）
1、背景及意義
圓柱繞流問(wèn)題是經(jīng)典的流體力學(xué)問(wèn)題。在流體力學(xué)的領(lǐng)域，圓柱繞流屬于一個(gè)經(jīng)典問(wèn)題和研究的熱點(diǎn)。圓柱繞流可以作為許多工程問(wèn)題中的簡(jiǎn)單模型進(jìn)行模擬研究，進(jìn)一步讓其在實(shí)際工作中發(fā)揮作用如：海底管道、大型煙囪、飛機(jī)機(jī)翼ｍ等，所以針對(duì)于圓柱繞流流動(dòng)特性的分析的重要性不言而喻。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，圓柱繞流問(wèn)題也很常見(jiàn)，如海水海底輸油管道周?chē)牧鲃?dòng)、熱交換器管束熔化的工作流體等。與此同時(shí)，針對(duì)所有可能產(chǎn)生流體繞流的設(shè)備，柱體下游的旋渦規(guī)律性的脫落，這些都會(huì)促使柱體產(chǎn)生多個(gè)方向的振動(dòng)，增加柱體的
疲勞程度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此展開(kāi)圓柱繞流流動(dòng)特性的研究對(duì)實(shí)際工程具有重要的指導(dǎo)意義。
展開(kāi) hypermesh optistruct 之 汽車(chē)燃油箱濕模態(tài)分析（虛擬質(zhì)量法、流固耦合） ￥10
人懶，不想擼視頻，寫(xiě)了分析教程PPT，準(zhǔn)備了例子文件及計(jì)算結(jié)果，可自行查看。
汽車(chē)燃油箱（油箱+油液）濕模態(tài)分析.pptx（教程）
fuel_demo.rar（包含.fem以及.h3d）
不懂可以問(wèn)
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(wàn)分期待您的賜教！
汽車(chē)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）
歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)，完整命令流&模型文件后臺(tái)私信留言郵箱獲取！
有關(guān)ANSYS流固耦合的實(shí)例
我收集的一些ANSYS流固耦合的資料，與大家共勉。
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
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。
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