ansys流固耦合分析6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(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 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(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 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(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(wèn)題。
展開 5/6 LS-DYNA SALE瞬態(tài)流固耦合分析
這一要求只能通過(guò)流體和結(jié)構(gòu)之間基于懲罰的耦合進(jìn)行瞬態(tài)分析來(lái)滿足。2015年陳皓博士開發(fā)的SALE與舊有的ALE理論一樣，但在易用性、泄漏處理、MPP并行、穩(wěn)定性上做了極大的提升。
本期主要內(nèi)容
SALE基本理論
最新開發(fā)的關(guān)鍵字介紹和應(yīng)用
使用經(jīng)驗(yàn)及注意事項(xiàng)
模型案例獲取方式等
目標(biāo)用戶
關(guān)心瞬態(tài)流固耦合應(yīng)用的用戶，如油箱晃動(dòng)、水上迫降、減速傘、爆炸、輪胎滑水 、鳥撞等。
【流固耦合】降落傘充氣過(guò)程流固耦合分析
在充氣過(guò)程中，傘衣的結(jié)構(gòu)大變形與傘衣周圍流場(chǎng)變化的相互耦合是十分復(fù)雜的。因此，想要通過(guò)理論模型求解該過(guò)程是非常難以實(shí)現(xiàn)，而數(shù)值仿真技術(shù)將提供較好的解決思路。
降落傘的數(shù)值模擬是典型的流固耦合問(wèn)題。解決該問(wèn)題的主要思路是：應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬降落傘的流場(chǎng)特征，通過(guò)結(jié)構(gòu)有限元法模擬降落傘的結(jié)構(gòu)特性，然后把兩者通過(guò)迭代耦合的方式結(jié)合起來(lái)，完成降落傘的數(shù)值模擬。本案例采用有限元分析軟件LS-DYNA來(lái)求解分析降落傘的充氣過(guò)程。
首先建立傘衣幾何模型，初始狀態(tài)設(shè)定為半折疊狀態(tài)，如圖1所示，將其保存為stp格式并導(dǎo)入Hypermesh中進(jìn)行前處理。確定傘繩初始長(zhǎng)度，并設(shè)定頂點(diǎn)位置，通過(guò)line功能建立傘繩線條。根據(jù)幾何模型大小對(duì)流體域進(jìn)行建模，可設(shè)置為圓柱體域空間，選擇合適的尺寸對(duì)上述部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，計(jì)算模型可參考圖2。
圖1 傘衣幾何模型
圖2 降落傘及流體域計(jì)算模型
傘衣材料選擇柔性紡織物材料，關(guān)鍵字為MAT_034,其密度為500kg/m3，彈性模量400MPa，泊松比0.15，厚度設(shè)置為2mm。傘繩選擇離散梁?jiǎn)卧牧希P(guān)鍵詞為MAT_071，其中密度為400kg/m3，彈性模量97000MPa，截面積可自行設(shè)置。流體域賦予理想氣體，并設(shè)定空氣流速為80m/s。計(jì)算方法選擇ALE流固耦合算法。其余Card填充較為繁瑣，不在此贅述。計(jì)算結(jié)果展示如下：
圖3 不同時(shí)刻降落傘充氣狀態(tài)（0s；0.3s；0.6s；1s）
降落傘充氣展開視角1
降落傘充氣展開視角2
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展開 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(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。
展開 基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（二）流固耦合
如果在ansys workbench內(nèi)進(jìn)行這個(gè)分析，效率會(huì)高很多，軟件內(nèi)部本身便有相關(guān)的載荷傳遞的接口。但該方法的優(yōu)勢(shì)在于：
（1）可以直接得到流固之間傳遞的數(shù)據(jù)，并可以很靈活的進(jìn)行修改。
（2）由于Hypermesh強(qiáng)大的前處理能力，當(dāng)結(jié)構(gòu)域的模型非常復(fù)雜時(shí)，也可以很方便的進(jìn)行分析計(jì)算。
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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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展開 ANSYS流固耦合模態(tài)分析計(jì)算方法
2)標(biāo)記流固耦合界面。選取流體單元中流固交界面上的節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行FSI命令，標(biāo)記耦合界面。
3)建立固體結(jié)構(gòu)實(shí)體模型。建立固體結(jié)構(gòu)模型，定義單元屬性，采取映射方式進(jìn)行網(wǎng)格的劃分。
4)施加約束條件。由于流體區(qū)域的尺寸是遠(yuǎn)大于固體結(jié)構(gòu)的尺寸，故在流場(chǎng)邊界處的單元節(jié)點(diǎn)上施加壓力(PRES)一0約束。又因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)為懸臂結(jié)構(gòu)模型，并認(rèn)為流體區(qū)域在懸臂根部的平面內(nèi)有邊界，所以固體結(jié)構(gòu)模型底部固結(jié)，流場(chǎng)底部定義Z方向約束。
5)選擇求解類型，進(jìn)行求解。進(jìn)入SOLUTION求解器，定義分析類型為模態(tài)分析，設(shè)定提取頻率階數(shù)及提取模態(tài)的方法。由于非對(duì)稱矩陣法(UNSYMMETRIC)主要用于求解模型生成的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣不對(duì)稱等問(wèn)題，故采用非對(duì)稱矩陣法(UNSYMMETRIC)進(jìn)行模態(tài)的提取。
6)查看結(jié)果。進(jìn)入后處理器，查看結(jié)構(gòu)模型頻率及振型圖。、
展開 基于ANSYS Workbech+Fluent的泥漿攪拌機(jī)流固耦合分析 ￥9.9
流固耦合力學(xué)的重要特征是兩相介質(zhì)之間的相互作用，變形固體在流體載荷作用下會(huì)產(chǎn)生變形或運(yùn)動(dòng)。變形或運(yùn)動(dòng)又反過(guò)來(lái)影響流體運(yùn)動(dòng)，從而改變流體載荷的分布和大小，正是這種相互作用將在不同條件下產(chǎn)生形形色色的流固耦合現(xiàn)象。
攪拌混合是一種常規(guī)的單元操作，具有廣泛的應(yīng)用背景，攪拌可以使物料混合均勻，使氣體在液相中很好的分散，使固體粒子（如催化劑）在液相中均勻的懸浮，使不相溶的一物質(zhì)與另一物質(zhì)充分融合，并可以強(qiáng)化相間的傳質(zhì)、傳熱。
本實(shí)例以常規(guī)泥漿攪拌機(jī)為例，對(duì)泥漿攪拌機(jī)在攪拌過(guò)程中兩相相溶的過(guò)程進(jìn)行仿真，得出流場(chǎng)分布，通過(guò)模擬的攪拌槳的流場(chǎng)分布及壓強(qiáng)分布，進(jìn)而求得對(duì)整個(gè)攪拌機(jī)產(chǎn)生的影響。
泥漿攪拌機(jī)分為兩個(gè)進(jìn)口，一個(gè)出口，其中一個(gè)進(jìn)口為空氣，一個(gè)進(jìn)口為泥漿，出口為混合物。
1、調(diào)出流體分析與結(jié)構(gòu)分析模塊。
2、導(dǎo)入模型，進(jìn)行模型前處理，首先通過(guò)Fill操作填充出流體域，填充的方法有兩種，一種是正向填充，就是填充出的模型即為流體域；另一種為逆向填充，填充后，通過(guò)布爾減操作去除填充域內(nèi)部的固體結(jié)構(gòu)，即為流體域。
3、流體域與固體域均處理結(jié)束后，對(duì)所有域進(jìn)行命名處理，入口、出口、耦合面及壁面進(jìn)行命名，其中耦合面分為固體的壁面與流體域的壁面。
4、命名完壁面后進(jìn)入模型前處理，劃分CFD網(wǎng)格，分別對(duì)固體域與流體域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，這里的CFD網(wǎng)格要求要比結(jié)構(gòu)網(wǎng)格要求要高，具體有問(wèn)題可以私下再與我交流。
5、雙擊setup,進(jìn)入Fluent求解器，這里按照下圖進(jìn)行設(shè)置，其余保持默認(rèn)即可。
6、進(jìn)入Fluent求解界面，首先檢查CFD網(wǎng)格，看是否出現(xiàn)負(fù)體積，如果存在，需要重新回去劃分網(wǎng)格，如果沒(méi)有，繼續(xù)設(shè)置溫度單位。
展開 
基于Ansys Workbench的三葉螺旋槳雙向流固耦合分析
隨之而來(lái)的問(wèn)題是，這種新型材料的剛度較低，高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的變形會(huì)影響螺旋槳的推進(jìn)效果，因此有必要考慮輕質(zhì)螺旋槳的流固耦合效應(yīng)。基于以上，本文以Ansys Workbench為平臺(tái)，集成Fluent、Transient Structural和System Coupling對(duì)某直徑為8m的三葉螺旋槳進(jìn)行了雙向流固耦合分析，對(duì)關(guān)鍵步驟給出了詳細(xì)說(shuō)明。
FSI.pdf
轉(zhuǎn)載，基于ANSYS Workbench葉輪葉片流固耦合分析
從圖6、7觀察到，葉片等效應(yīng)力并非隨著葉緣線而恒定增大的，而是時(shí)刻波動(dòng)；葉緣線285mm（葉根部）應(yīng)力有加大的跳躍，特別是吸力面上緣線；在工況1至工況2凈流量增加40L/Min情況下，不論吸力面還是壓力面，葉片所受到的等效應(yīng)力增加的幅度很小（葉尖和葉根處除外）。
3 結(jié)論
本文通過(guò)CFX對(duì)離心葉輪進(jìn)行了單向流固耦合，首先進(jìn)行了葉輪場(chǎng)的數(shù)值模擬，將葉片表面的水壓力導(dǎo)入結(jié)構(gòu)場(chǎng)，求得葉片最大等效應(yīng)力為180.3MPa（工況1）和76.78MPa（工況2），位于吸力面上緣線。兩個(gè)工況所產(chǎn)生的等效應(yīng)力并未超出葉輪的屈服應(yīng)力值，為此該葉輪能在兩個(gè)工況下正常的工作，但是在設(shè)計(jì)葉輪是要適當(dāng)優(yōu)化葉尖和葉根處的工藝尺寸，以避免應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞破壞現(xiàn)象。
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(méi)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
6月11-13日 南京 斯姆勒 | LS-DYNA結(jié)構(gòu)沖擊、爆炸及流固耦合顯示動(dòng)力學(xué)分析高級(jí)專題培訓(xùn)
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主講老師
寧老師，斯姆勒首席專家，西安交通大學(xué)航空航天學(xué)院力學(xué)博士，多年上市機(jī)械企業(yè)結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)人，18年的軟件工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；長(zhǎng)期從事有限元領(lǐng)域國(guó)家重大項(xiàng)目研究，發(fā)表論文20余篇，獲得專利11項(xiàng)，開發(fā)有限元軟件4項(xiàng)，具有資深的技術(shù)底蘊(yùn)和專業(yè)背景；擅長(zhǎng)靜力學(xué)，模態(tài)分析，隨機(jī)振動(dòng)/譜分析，隱/顯式動(dòng)力學(xué)分析，轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學(xué)分析，壓電分析，復(fù)合材料分析，熱分析，流體力學(xué)分析，多場(chǎng)耦合分析，ANSYS二次開發(fā)等仿真分析。善于利用ANSYS進(jìn)行二次開發(fā)解決特定領(lǐng)域科研/工程問(wèn)題。
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課程亮點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)分析
(一) 在授課專家選擇上，授課專家為從事多年CAE工程經(jīng)驗(yàn)的博士學(xué)位專家授課，能夠從仿真理論、項(xiàng)目工程經(jīng)驗(yàn)等多維度進(jìn)行詳細(xì)和深度講解；
(二) 在內(nèi)容設(shè)計(jì)上，該課程基本涵蓋了工程結(jié)構(gòu)疲勞分析的應(yīng)用各個(gè)方面，包括結(jié)疲勞分析基本原理、疲勞分析計(jì)算流程、SN曲線估計(jì)、疲勞分析技巧和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，也涵蓋了結(jié)構(gòu)焊縫的計(jì)算、蠕變疲勞、流固熱多物理場(chǎng)作用下的疲勞分析及疲勞裂紋計(jì)算方法等熱點(diǎn)難點(diǎn)工程問(wèn)題解決方案的高級(jí)應(yīng)用；
(三) 在授課方式上，課程培訓(xùn)采用理論和軟件案例操作相結(jié)合的方法，全面細(xì)致地講解工程結(jié)構(gòu)疲勞分析等應(yīng)用問(wèn)題，讓培訓(xùn)學(xué)員既掌握學(xué)科理論，又具備工程問(wèn)題的解決能力，幫助科研院所、企業(yè)在工程結(jié)構(gòu)應(yīng)用上解決“魚”和“漁”問(wèn)題。
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