ansys流固耦合程實例
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys流固耦合程實例的視頻教程
fluent 流固耦合傳熱實例 散熱
1、學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分方法及相關(guān)操作命令； 2、學(xué)習(xí)流固傳熱邊界設(shè)置方法； 3、學(xué)習(xí)fluent后處理；
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LS-DYNA案例課程-5(流固耦合實例分析--射流侵徹鋼板)
流固耦合力學(xué)是研究變形固體在流場作用下的各種行為以及固體位形對流場影響這二者交互作用的一門科學(xué)。流體與固體結(jié)構(gòu)的耦合作用是工程實踐中經(jīng)常遇到的問題。比如射流侵徹的一塊鋼板，鋼板變形的同時又影響了射流的方向和速度。
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ansys流固耦合程實例的實例教程
ANSYS流固耦合簡介
ANSYS 很早便開始進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成熟，可以通過或者不通過第三方軟件(如 MPCCI)實現(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 流固耦合（Fluid-solid interaction，F(xiàn)SI）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(yīng)力應(yīng)變的考察。FSI計算按數(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)只從流體計算傳遞壓力到固體，或者只從固體計算傳遞網(wǎng)格節(jié)點位移到流體。雙向耦合則在每一時刻都同時向?qū)Ψ桨l(fā)送相應(yīng)的物理量（流體計算發(fā)送壓力數(shù)據(jù)，固體計算發(fā)送位移數(shù)據(jù)）。
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(yīng)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(guān)系
圖2 進入DM建模
2 DM創(chuàng)建模型
進入Fluent中的DM進行模型創(chuàng)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(dǎo)入，所以我們保留固體與流體模型。
展開 我收集的一些ANSYS流固耦合的資料，與大家共勉。
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(xué)計算的模塊主要是APDL（俗稱的經(jīng)典模塊）與Mechanical。這四款軟件的中流體計算模塊與固體計算模塊的相互組合，即可構(gòu)成流固耦合計算方案。由于本人對于APDL的耦合計算應(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實現(xiàn)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(fā)送數(shù)據(jù)信息，另一方并不反回數(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算。通常用在固體熱應(yīng)力計算，或計算流體載荷在固體上產(chǎn)生的應(yīng)力。一般來說這種計算都是基于固體小變形假設(shè)，也就是說固體的形變對流場產(chǎn)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(yīng)用到，因為流體計算中的動網(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烈的領(lǐng)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(dǎo)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(yīng)用中都會經(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 第二就是在CCM+環(huán)境下基于完全的有限體積法實現(xiàn)的耦合分析，可以是穩(wěn)態(tài)的耦合，也可以是瞬態(tài)的。由于是完全的有限體積法，因此固體結(jié)構(gòu)只能使用體單元，即便是工程上常見的薄壁結(jié)構(gòu)也只能如此，為保證網(wǎng)格質(zhì)量和計算結(jié)果的精度，這會帶來較多的網(wǎng)格單元。因為有限體積法不具備有限元法那樣的插值函數(shù)，就不存在梁、殼這樣的單元，這也是有限元基于消元求解的計算效率相對低下而仍然無可替代的主要原因吧。
該實例所要演示的是一個簡單的軸流風扇（自己畫的）的流固耦合，在CCM+集成的環(huán)境下的有限體積法求解流固耦合問題，即將流體計算的分布壓強施加在固體上，這里不考慮溫度場，也不刻意去追求求解的精度，使問題得到簡化，達到拋磚引玉之效。
3 實例
如圖是一個軸流風扇，以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，為了求解定常問題，需要使用MRF，即中間的流體區(qū)域設(shè)為MRF，兩端與之使用interface連接。除了這三個流體區(qū)域之外還有葉片的固體區(qū)域，固體區(qū)域雖然在MRF區(qū)域之間，但無需定義MRF，定義了也無意義。
首先需要在模型中分別創(chuàng)建流體和固體的物理模型，流體這里就不贅述了，而固體創(chuàng)建的時候的選擇如下圖，注意這里不考慮溫度，若需要考慮的話還要選擇相應(yīng)求解器對應(yīng)的能量方程，如Segregated Solid Energy或Coupled Solid Energy。
在模型樹中定義固體的固體計算相關(guān)的材料參數(shù)，楊氏模量、泊松比和密度(這里可沒有)。
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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
最后，有相關(guān)需求歡迎通過公眾號
穩(wěn)態(tài)求解：風扇用MRF模型，在cell zone conditions中勾選Frame motion，設(shè)置好旋轉(zhuǎn)中心和轉(zhuǎn)速；
一、流固耦合交界面處理方法：
1、在SCDM中設(shè)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(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)與固體力學(xué) (Computational
流固耦合（Fluid-solid interaction，F(xiàn)SI）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(yīng)力應(yīng)變的考察。FSI計算按數(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)只從流體計算傳遞壓力到固體，或者只從固體計算傳遞網(wǎng)格節(jié)點位移到流體
目前，隨著對產(chǎn)品的要求越來越多，單場載荷作用的響應(yīng)，已經(jīng)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(xiàn)結(jié)構(gòu)場，流場，溫度場，電場和磁場的耦合，具備解決復(fù)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(yī)學(xué)中也會被用到，本次小編為大家?guī)磲槍θ嗽煅軆?nèi)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(cè)的Toolbox中找到對應(yīng)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(xùn)，使學(xué)員能夠掌握利用AN
SYS系列模塊構(gòu)建流固熱多物理場耦合仿真流程；能夠?qū)こ讨械亩辔锢韴霈F(xiàn)象獨立建模、仿真并進行數(shù)據(jù)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(gòu)建。
四、知識點：流固熱多物理場數(shù)據(jù)傳遞方式；流固熱仿真流程；仿真軟件參數(shù)設(shè)置及注意事項。
模態(tài)分析主要目的是為測得結(jié)構(gòu)的固有頻率、周期和振型，每一階模態(tài)都有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。通過模態(tài)分析方法搞清楚了結(jié)構(gòu)物在某一易受影響的頻率范圍內(nèi)的各階主要模態(tài)的特性，就可以預(yù)言結(jié)構(gòu)在此頻段內(nèi)在外部或內(nèi)部各種振源作用下產(chǎn)生的實際振動響應(yīng)。--引自《百度百科》
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混凝土重力壩材料參數(shù)如下
彈性模量E=30GPa
