ansys 流固耦合換熱的案例
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)
積鼎 VirtualFlow 案例 | 環(huán)路熱管相變換熱模擬，實(shí)現(xiàn)微通道氣液兩相、單相及流固耦合仿真計(jì)算
成果及效益
通過使用軟件對(duì)環(huán)路熱管進(jìn)行相變換熱仿真，其蒸發(fā)器和冷凝器的溫度變化與試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)一致，其中蒸發(fā)器的壁溫與試驗(yàn)值偏差基本控制在1.5℃以內(nèi)。同時(shí)，針對(duì)熱管內(nèi)部的微小通道結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)測(cè)量難度大、測(cè)試設(shè)備成本高等問題，通過相變的仿真計(jì)算，可以高精度模擬毛細(xì)力現(xiàn)象、蒸發(fā)器的液體沸騰換熱現(xiàn)象以及冷凝器的高溫蒸汽冷凝現(xiàn)象，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)氣液兩相的體積分?jǐn)?shù)、介質(zhì)以及壁面的溫度。
此外，通過仿真手段，有效的減少熱管設(shè)計(jì)前期的部件和整體試驗(yàn)次數(shù)，研發(fā)周期縮短2/3，整體的人力成本和試驗(yàn)設(shè)備成本減少一半以上。
通過一段時(shí)間的使用，客戶給予了積極的反饋：“軟件可自動(dòng)生成笛卡爾網(wǎng)格，比Fluent等軟件節(jié)約一半以上的時(shí)間；同時(shí)，具備多種蒸發(fā)和冷凝等相變算法，能夠運(yùn)用在不同的場(chǎng)景；軟件還可以針對(duì)不同的材料，進(jìn)行多孔介質(zhì)和毛細(xì)力計(jì)算，這點(diǎn)優(yōu)于同類軟件；軟件能夠較為逼真的復(fù)現(xiàn)熱管相變冷卻的整個(gè)流程和現(xiàn)象，達(dá)到國(guó)際主流cfd軟件的計(jì)算精度。”
方案總結(jié)
本軟件可以對(duì)流體回路的部件及換熱器等進(jìn)行微觀的氣液兩相、單相、流固耦合等模擬仿真計(jì)算，提取所仿真的物理現(xiàn)象及趨勢(shì)，并與理論計(jì)算比較驗(yàn)證。以用戶提供的某型熱管物理參數(shù)為輸入，可以仿真計(jì)算該型熱管隨著功率變化的瞬態(tài)溫度變化趨勢(shì)，仿真獲得的結(jié)果與用戶提供的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，趨勢(shì)一致。
相變和瞬態(tài)計(jì)算的精度和收斂性，一直以來都是流體仿真的難點(diǎn)。本軟件通過算法和工程實(shí)踐相結(jié)合，可以高精度的模擬環(huán)路熱管中吸液芯的毛細(xì)現(xiàn)象、蒸發(fā)冷凝等相變過程，填補(bǔ)國(guó)產(chǎn)軟件在這個(gè)領(lǐng)域的空白，同時(shí)計(jì)算精度和效率比肩國(guó)外主流軟件。
基于軟件在沸騰換熱、冷凝換熱和毛細(xì)力現(xiàn)象等方面有高精度的預(yù)測(cè)能力，所以可以在化工、核電、汽車、電子電器、生物等相變換熱場(chǎng)景較多的行業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用。
展開 換熱器流固熱耦合計(jì)算，四面體網(wǎng)格多面體網(wǎng)格分開畫好后組裝再進(jìn)行計(jì)算設(shè)置(含fluent計(jì)算設(shè)置視頻) ￥30
外部氣流和內(nèi)部水流
組裝后的網(wǎng)格
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 
基于ANSYS Workbench流-熱-固多場(chǎng)耦合算法演繹
迭代耦合
迭代耦合，主要通過兩個(gè)不同的求解器完成不同場(chǎng)的變量求解，然后通過一個(gè)數(shù)據(jù)映射模塊，再考慮場(chǎng)之間耦合的一種方法。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，由用戶的需求確定。場(chǎng)之間的數(shù)據(jù)交換模塊稱為系統(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)算過程中場(chǎng)之間的數(shù)據(jù)映射無誤差曲線，默認(rèn)的數(shù)據(jù)映射殘差為1%。
圖6 迭代計(jì)算過程中場(chǎng)之間的數(shù)據(jù)映射誤差曲線
展開 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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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 Abaqus熱流固耦合——一維熱固結(jié)問題
當(dāng)土壤承受負(fù)荷和溫度變化時(shí)，必須解決一個(gè)描述變形，孔隙流體流動(dòng)和通過土壤傳熱的方程組耦合問題，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)固結(jié)行為。在這個(gè)問題中，說明了Abaqus / Standard對(duì)一維熱固結(jié)建模的能力。研究了一維全飽和土在恒定表面載荷和恒定表面溫度下的固結(jié)行為，并將所得結(jié)果與Aboustit等人的結(jié)果進(jìn)行了比較。 （1985）。
問題描述
該問題可以視為與1.15.1節(jié)“ Terzaghi固結(jié)問題”的熱學(xué)對(duì)應(yīng)。該部分中的討論同樣適用于此問題，此處不再贅述。圖1.15.6-1顯示了線性彈性土柱在恒定表面壓力和恒定表面溫度下的一維熱彈性固結(jié)。該列高7個(gè)單位，寬2個(gè)單位。土體底部受到約束，并且除允許自由流動(dòng)的頂表面外，土體的所有側(cè)面均不可滲透。頂表面承受1單位的恒定壓力和50單位的恒定溫度。假定土壤已完全飽和。重力被忽略了。 Aboustit等人報(bào)道的材料性能。 （1985）被使用。土壤是彈性的，模量為6000單位，泊松比為0.4。土壤的滲透率為4×10-6單位，比重為1單位。由于Aboustit等。 （1985年）只使用了一組熱性質(zhì)，對(duì)于固體和孔隙流體使用相同的熱性質(zhì)。比熱為40單位，密度為1單位。土壤和孔隙流體的電導(dǎo)率為0.2單位，熱膨脹系數(shù)為0.3×10-6。
One-dimensional thermal consolidation model.
限制了所有垂直于側(cè)面的位移以強(qiáng)制執(zhí)行一維行為。固結(jié)分析使用具有自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)的瞬態(tài)土固結(jié)步驟進(jìn)行。此問題的時(shí)間步進(jìn)由兩個(gè)參數(shù)控制：一個(gè)參數(shù)控制溫度場(chǎng)時(shí)間積分的準(zhǔn)確性，另一個(gè)參數(shù)控制孔隙流體流時(shí)間積分的準(zhǔn)確性。孔隙流體溶液的穩(wěn)定性極限為
它規(guī)定了最小時(shí)間增量。該方程式中使用的變量在《 Abaqus Analysis用戶指南》第6.8.1節(jié)“耦合的孔隙流體擴(kuò)散和應(yīng)力分析”中定義。
展開 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
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)用方法專題
單向流-熱耦合計(jì)算
雙向流-熱耦合計(jì)算
實(shí)例3：換熱器單向流熱耦合（共軛傳熱）
流-固耦合計(jì)算
掌握流-固耦合計(jì)算方法
流固耦合數(shù)據(jù)傳輸原理
利用System Coupling搭建單向及雙向耦合計(jì)算流程
Fluent內(nèi)部單雙向耦合計(jì)算流程
案例4：傳感器探針的單向流固耦合
案例5：風(fēng)載荷作用下廣告牌的單向流固耦合計(jì)算
案例6：血管內(nèi)血液流動(dòng)雙向流固耦合計(jì)算
案例7：閥門開啟過程的雙向流固耦合
案例8：罐車制動(dòng)過程液體沖擊力的流固耦合計(jì)算
流-熱-固體耦合計(jì)算
理解流-熱-固耦合基本過程，掌握單向流-熱-固耦合的計(jì)算方法
流-熱-固耦合計(jì)算的基本思路
展開 
煤層氣注熱開采的熱流-固-全耦合模型
基于朱萬成老師于2011年發(fā)表的文章《A model of coal–gas interaction under variable temperatures》，建模。控制方程如下所示：
得到的部分結(jié)果如下：
瓦斯壓力云圖
溫度云圖
可以通過請(qǐng)私信聯(lián)系我。帖子有限，僅作部分展示。
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 Abaqus熱流固耦合——圍繞圓柱形熱源進(jìn)行固結(jié)
雖然這個(gè)問題說明了埋在土壤中的熱源的物理問題的耦合性質(zhì)，但是耦合性質(zhì)相對(duì)較弱。因此，雖然孔隙流體流場(chǎng)主要由孔隙流體和孔隙的相對(duì)熱體積膨脹驅(qū)動(dòng)，因此直接取決于溫度場(chǎng)，但是熱傳遞問題對(duì)孔隙流體流不敏感。例如，可以通過考慮對(duì)流傳熱來實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的耦合，其中傳熱速率直接受孔隙流體速度影響。耦合的其他潛在來源包括磁導(dǎo)率對(duì)空隙率的依賴性，空隙率取決于材料中的應(yīng)變水平（包括熱膨脹）。盡管在Abaqus / Standard的配方中考慮了此類影響，但在當(dāng)前問題中忽略了這些影響。
abaqus熱流固耦合分析.rar
Abaqus熱流固耦合——圍繞圓柱形熱源進(jìn)行固結(jié).pdf
展開 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、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 