ansys熱流固耦合實(shí)戰(zhàn)的案例
仿真咨詢實(shí)戰(zhàn)：熱流固耦合分析
TASK
熱流固耦合分析中包括沸騰模型修正、接觸熱阻 計(jì)算和位移的傅立葉分解這三項(xiàng)功能。由于模型中部分區(qū)域發(fā)生了沸騰，非沸騰態(tài)下的換熱公式不再適用于計(jì)算沸騰態(tài)下的換熱量，因此需要對(duì)模型的換熱系數(shù)進(jìn)行修正；接觸熱阻程序?qū)崿F(xiàn)的功能是根據(jù)接觸面之間的實(shí)際接觸面積、接觸表面的材料、接觸面間隙中介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)和接觸面的壓力計(jì)算接觸面的接觸熱阻；對(duì)于已知的位移結(jié)果，可以在二維坐標(biāo)系下可以將該平面內(nèi)的位移進(jìn)行傅立葉分解，展開(kāi)成多階傅立葉級(jí)數(shù)。
SOLUTION
主要技術(shù)挑戰(zhàn)：
沸騰修正涉及結(jié)構(gòu)模型和流體模型之間網(wǎng)格的插值和數(shù)據(jù)傳遞；
接觸熱阻公式較復(fù)雜，涉及物理量較多；
位移傅立葉分解計(jì)算較復(fù)雜；
解決方案：
開(kāi)發(fā)沸騰修正模板，實(shí)現(xiàn)插值和模型修正功能；
開(kāi)發(fā)接觸熱阻模板，實(shí)現(xiàn)熱阻公式的計(jì)算；
開(kāi)發(fā)位移傅立葉分解模板，實(shí)現(xiàn)位移的傅立葉分解，并合并各階結(jié)果；
提供豐富的參數(shù)輸入和輸出界面；
結(jié)論：
形成了完整的熱流固耦合分析模板；
模板包括了沸騰修正、接觸熱阻和位移傅立葉分解功能。
Customer Benefit
熱流固耦合分析模板搭建的流程包含了沸騰修正、接觸熱阻和位移傅立葉分解的功能，已經(jīng)直接集成在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)仿真分析模板系統(tǒng)中，成為了柴油機(jī)整體仿真方案的一部分。
本文來(lái)自安世亞太微信公號(hào)，如果您對(duì)耦合分析有需求或感興趣，歡迎聯(lián)系溝通：
400-6600-388
展開(kāi) 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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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(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) 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(guò)兩個(gè)不同的求解器完成不同場(chǎng)的變量求解，然后通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中場(chǎng)之間的數(shù)據(jù)映射無(wú)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(guò)程中場(chǎng)之間的數(shù)據(jù)映射誤差曲線
展開(kāi) 
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)
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(lèi)耦合問(wèn)題。
展開(kāi) Abaqus熱流固耦合——一維熱固結(jié)問(wèn)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(guò)土壤傳熱的方程組耦合問(wèn)題，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)固結(jié)行為。在這個(gè)問(wèn)題中，說(shuō)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(wèn)題描述
該問(wèn)題可以視為與1.15.1節(jié)“ Terzaghi固結(jié)問(wèn)題”的熱學(xué)對(duì)應(yīng)。該部分中的討論同樣適用于此問(wèn)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(wèn)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(kāi) 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-固耦合計(jì)算流程
雙向流-熱-固耦合計(jì)算流程
雙向流-熱-固耦合計(jì)算的重啟動(dòng)
雙向流-熱-固耦合后處理
雙向流-熱-固耦合的收斂控制
案例9：三通管接頭流固熱耦合計(jì)算
案例10：汽車(chē)排氣歧管流固熱耦合計(jì)算
1.
展開(kāi) 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
煤層氣注熱開(kāi)采的熱流-固-全耦合模型
基于朱萬(wàn)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(guò)請(qǐng)私信聯(lián)系我。帖子有限，僅作部分展示。
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(wèn)題說(shuō)明了埋在土壤中的熱源的物理問(wèn)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(wèn)題對(duì)孔隙流體流不敏感。例如，可以通過(guò)考慮對(duì)流傳熱來(lái)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(lái)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(lèi)影響，但在當(dāng)前問(wèn)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(kāi) 煤層氣微波注熱的電磁-熱-流-固全耦合模型
本模型的首先通過(guò)介質(zhì)損耗將電磁場(chǎng)與傳熱場(chǎng)聯(lián)立起來(lái)以實(shí)現(xiàn)微波注熱，這是一個(gè)雙場(chǎng)雙耦合過(guò)程；然后，通過(guò)熱膨脹耦合模塊、熱流動(dòng)耦合模塊、熱解吸效應(yīng)、吸附膨脹效應(yīng)建立起滲透率模型并將傳熱場(chǎng)、固體力學(xué)場(chǎng)及滲流場(chǎng)耦合起來(lái)，這是一個(gè)多場(chǎng)耦合過(guò)程；最終建立起一個(gè)電磁-熱-流-固全耦合模型。
煤儲(chǔ)層微波注熱的電磁-熱-流-固全耦合模型
利用 COMSOL 建立一個(gè)煤儲(chǔ)層模型，見(jiàn)圖 7-4，模型尺寸為 20 m×6 m，模型中間布置一個(gè)瓦斯抽采鉆孔（直徑為 0.075 m）；模型兩側(cè)布置兩個(gè)微波源，將微波源簡(jiǎn)化為兩個(gè)矩形波導(dǎo)。
煤儲(chǔ)層微波注熱幾何模型
使用COMSOL5.6版本得到的幾個(gè)云圖如下：
煤儲(chǔ)層溫度云圖
煤儲(chǔ)層瓦斯含量云圖
煤儲(chǔ)層滲透率比值(k/k0)云圖
注：以上文字及部分圖片來(lái)自于論文《微波輻射下煤體熱力響應(yīng) 及其流-固耦合機(jī)制研究》。
展開(kāi) CAE熱流固耦合樁
用ABAQUS如何實(shí)現(xiàn)熱流固三者耦合？希望有大佬能賜教，有償支付。
FLUENT流-固-熱耦合分析
FLUENT流-固-熱耦合分析
ANSYS FLUENT軟件自V2019版本起，新增了Structure結(jié)構(gòu)求解功能，能夠基于Fluent軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單模型的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形分析，具備線性及非線性結(jié)構(gòu)分析功能。本案例基于ANSYS FLUENT 2020R1進(jìn)行管道閥門(mén)流-固-熱三場(chǎng)耦合分析。
1 模型描述
如圖所示尺寸的三維管道模型，管道模型中存在4個(gè)簡(jiǎn)化的閥瓣模型，給定管道入口氣體流速為10m/s，閥板內(nèi)給定體積熱源為2000000w/m^3；
閥瓣模型材料參數(shù)：
密度：2700kg/m^3；
比熱：871J/kg.K；
熱傳導(dǎo)系數(shù)：202W/m^2.K；
楊氏模量：2.5E7Pa；
泊松比：0.37；
2 網(wǎng)格劃分
本案例網(wǎng)格基于ANSYS ICEM CFD進(jìn)行全六面體網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格如下圖所示：
流體區(qū)域：480000六面體網(wǎng)格；
固體區(qū)域：3800六面體網(wǎng)格。
3 FLUENT求解設(shè)置
求解計(jì)算分兩步完成，首先不考慮結(jié)構(gòu)變形對(duì)流體-固體進(jìn)行穩(wěn)態(tài)共軛傳熱分析，然后基于上一步仿真計(jì)算結(jié)果考慮流固耦合作用實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)流-固-熱耦合仿真分析。
3.1流固共軛傳熱仿真
? 啟動(dòng)FLUENT軟件，利用菜單File>>Read case….打開(kāi)文件對(duì)話框，讀入網(wǎng)格文件vavle_test.msh；新版本顯式界面如下：
? 新版本的FLUENT軟件默認(rèn)選擇k-w sst湍流模型，本案例不做修改；
? 激活能量方程
? 邊界條件設(shè)置
1）固體區(qū)域熱源：2000000W/m^3；選擇對(duì)應(yīng)的固體區(qū)域，勾選source terms加載能量源項(xiàng)。
展開(kāi) 