固流耦合
關注創建者：清風徐來asd 創建時間：2023-08-30
固流耦合的視頻教程
hypermesh-dyna流固耦合--ALE鳥撞平板的流固耦合仿真
該課程相比傳統鳥撞葉片計算方法，使用ALE流固耦合方法對鳥撞平板仿真進行了講解，其中涉及以下內容： 1、流體的隨動計算域設置使用 2、流固耦合關鍵字耦合參數的關鍵點講解，幫助你掌握最新的流固耦合設置方法 3、初始體積分數關鍵字的對比，讓你對復雜流體模型有深刻理解 4、流體計算域網格剪裁關鍵字的使用 附件是兩種不同求解方法的k文件
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hypermesh-dyna流固耦合--一個案例三種方法讓你掌握流固耦合
本課程使用三種方法模擬打水漂的過程，同一模型，三種方法，step by step幫你掌握hypermesh+dyna流固耦合及sph粒子法 1、ALEMMG流固耦合方式 2、invoid流固耦合方式 3、sph粒子法 其中涉及剛性墻、box、運動邊界條件加載、無反邊界條件、sph粒子單元建立 以及多種控制關鍵字及相關的參數要點
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hypermesh-dyna流固耦合--各種案例集合讓你精通流固耦合
通過LS-dyna的多種案例講解，并在其中對LS-DYNA中不同類型的流固耦合案例進行講解，同時跟蹤軟件最新技術，讓你對LS-DYNA流固耦合從懵懂到精通，并能結合不同案例，完成自己的工程任務。
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固流耦合的實例教程
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 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。但從數據傳遞角度出發，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 一.流固耦合面臨的挑戰
結構設計的高度專業化。在結構設計上，不確定性越高，設計就會越保守。要開發安全產品又不過于保守就要消除這種不確定性，因此有必要準確地知道結構在工作中負載對它起到的作用，流固耦合是精確預測流動載荷的關鍵技術。比如著名的塔科馬海峽大橋，設計師兼顧了觀賞性和建造成本，但微風就能引氣橋面劇烈晃動，最終僅建成四個月就被摧毀，這是典型的流固耦合問題。
結構的輕量化趨勢。輕量型結構與傳統結構相比具有更小的重量，剛度也是如此，這反過來又增加了結構和流體之間的物理耦合程度。
創新需求。對于輪機、管路、翼型等，預測系統或部件在流體流動下的性能是此類產品創新的關鍵。比如風機葉片，長達數十米，工作狀態時必然存在葉片變形，有必要分析風載荷對結構強度的影響，葉片變形對發電效率的影響，這樣才能更好的指導葉片設計的改進。
二.流固耦合技術需求
按照結構與流體間相互影響的程度，可以把流固耦合分為單向耦合和雙向耦。
單向耦合是一種弱耦合，通常結構小變形、振動時，只需考慮流動載荷對結構變形的單向影響；雙向耦合是強耦合，當流動引起結構的加大變形，同樣結構的變化對流動的影響也不能忽視。
關鍵技術需求
1）求解器離散方式的選擇，這會影響到流固耦合模擬的精度；
2）流體求解器和固體求解器間的數據交互；
3）流固耦合交界面上非共性網格的數據傳遞問題；
4）流體域中要反映結構的變形，需要流體網格變形模型。
三.STAR-CCM+中的流固耦合
1、流固耦合實現方式
STAR-CCM+中流固耦合實現方式大概為三種，基于文件的耦合、協同仿真和軟件內的耦合。
展開 這個主要是溫度與結構的耦合。計算結構在溫度變化影響下的應力應變分布。
流固耦合計算量相當大，主要是因為固體計算對內存的消耗很大。因此在工程上，若不是特別需要的話，盡量少用流固耦合，能用單向耦合計算的盡量不用雙向耦合，能不用耦合的盡量不用。因為計算資源要求太高，必然導致網格數量的下降，導致計算精度的降低。
那么什么時候需要用流固耦合呢？
(1) 流體與固體耦合非常強烈時。如風中飄動的紅旗。這通常是由于固體剛度比較小，變形比較大的原因所引起。
(2) 對于一些涉及到考慮流場中的固體應力計算問題，通常要采用流固耦合方法。
流固耦合計算的數據傳遞方式及傳遞物理量：
(1) 對于單向耦合，通常傳遞的物理量為壓力。實際上是將流體計算的壓力當作載荷加載在固體上，計算固體的應力應變。
(2) 雙向耦合問題，通常在每一步都需要傳遞數據，流體計算傳遞的數據為壓力，固體求解器所傳遞的數據為節點位移。這樣在每一次迭代后更新固體載荷與流場情況。
強耦合與弱耦合的問題：
強耦合主要是指將固體與流體計算所需的物理量耦合在一個大系統中進行求解，目前還沒有任何軟件能解決強耦合問題。而弱耦合則是流場與固體變形分別計算，只是在不同求解器間傳遞數據，當前幾乎所有流固耦合問題求解器都只能求解弱耦合問題。
能解決流固耦合問題的軟件：
ADINA：能在一個軟件中解決流固耦合問題，包含有流場求解與固體求模塊，非線性求解能力很強，綜合能力也不錯。只是前處理功能弱一些。
CFX+Mechanic：ANSYS workbench中位移能求解雙向耦合的組合，受mechanic求解非線性能力的限制，對于大變形強非線性問題，求解經常出錯。此組合亦可求解單向耦合。
展開 流固耦合力學是研究流體與固體相互作用下相關力學行為的一門學科。在現實世界中，很多領域都涉及到流固耦合問題，如能源、水利、化工、船舶、交通運輸等。在單純的計算流體力學中，固體常常當做剛性壁面處理，涉及到固體內部物理現象計算的也僅僅是熱傳導。對于固體力學領域中所考慮的固體內應力的計算，計算流體力學則顯得束手無策。而對于流動問題計算，固體力學中普遍采用的有限元方法則又存在種種困難。流固耦合方法則是聯合了固體力學計算與流體力學計算，以求解流體導致的固體變形，或由于固體變形影響流場的問題。
在進行流固耦合計算之前，需要對其中涉及的一些常識有所了解。以下是一些流固耦合問題的基本常識。
1、流固耦合計算適合的場合
流固耦合計算由于要聯合流體仿真與固體仿真，因此計算開銷很大。對于一些可以簡化為單場計算的問題，則應當進行簡化。流固耦合主要應用于一下場合：
（1）流場與固體應力場耦合緊密。換句話說，流體流動導致的固體變形不可忽略，或者固體變形是所感興趣的內容，此時則需要采用流固耦合計算。
（2）固體變形會影響到流場的分布。實際上和第一點是一回事。比如說飄揚中的旗幟，其變形會影響到周圍的流動分布。
共軛傳熱問題雖然涉及到固體，但是并不需要采用流固耦合計算，因流體求解器可以計算熱傳導方程。
2、流固耦合分類
通常有兩種分類方式。按求解方程分類可以將流固耦合分為強耦合和弱耦合，按求解順序可以將流固耦合問題分為單向耦合和雙向耦合。
強耦合：流體計算與固體計算聯立求解。由于固體方程與流體方程存在很大的差異，聯立求解困難重重。目前還沒有一款商業軟件可以求解強流固耦合問題。
弱耦合：流體方程和固體方程分別單獨求解，然后在迭代步中進行數據交換。目前的流固耦合基本上都是采用弱耦合。由于存在時間差，所以與現實情況存在一定的誤差。單向耦合與雙向耦合主要是針對弱耦合求解。
展開 章節 1：流-固耦合介紹
章節 2：流-固耦合的設置流程
章節 3：單向流-固耦合
章節 4：網格尺度對單向流-固耦合的影響
章節 5：單向熱-流-固耦合
章節 6：動網格方法的雙向流-固耦合
章節 7：重疊網格方法的雙向流-固耦合
章節 8：1薄板類模型的雙向流-固耦合-方法1
章節 9：2薄板類模型的雙向流-固耦合-方法2
章節10：3薄板類模型的雙向流-固耦合-方法3
章節11：涉及fluent初始狀態的雙向流-固耦合
章節12：涉及接觸過程的雙向流-固耦合
章節13：1雙向熱-流-固耦合方法1
章節14：2雙向熱-流-固耦合方法2
章節15：3雙向熱-流-固耦合方法3
章節16：涉及壓電的雙向流-固耦合（ACT）
章節17：關于雙向流固耦合不收斂的建議
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OpenRadioss模塊架構圖
03 成果展示
在完成代碼擴展后，我們將 OpenRadioss 移植至 太湖之光 超算，順利通過編譯，并完成了多個典型算例（如汽車碰撞、流固耦合等）的 一萬進程并行模擬。
流體力學仿真（CFD）僅能計算風力載荷，但要評估結構在這些時變載荷下的動態響應（應力、變形、穩定性、振動頻率），則需要在CFD基礎上耦合結構力學分析模塊（如FEA有限元分析），這種多物理場仿真技術稱之為流-固耦合仿真（FSI）。
流-固耦合仿真（FSI）：計算流體域的流場壓力實時作用于固體結構網格上，結構的變形或振動也反過來影響流體邊界的形狀及流動狀況。
圖2 流固耦合類型設置
【優化目標函數設置】在COMSOL中設置拓撲優化，然后設置最小應變能和閾值體積上限為0.3和0.5。最大迭代次數為100次，優化容差設置為0.001。
圖3 拓撲優化參數設置
【優化結果云圖】提取不同閾值優化后的結構云圖。
概述
流固耦合問題在工程應用中十分常見。其中一種情況是流體（或氣體）被封閉在固體內部，并承受各種載荷，例如輪胎、氣墊鞋和流體容器。靜水壓流體單元非常適合此類應用。本文介紹了對囊狀氣墊鞋的仿真模擬。鞋內空氣遵循理想氣體定律。這些靜水壓流體單元通過 ANSYS Mechanical 中的命令流進行定義。
雙向流固耦合仿真流程指南23天前
[圖片]
相較于傳統CFD仿真工具，Ansys Forte提供強大的自動化動網格、間隙控制模型、內置閥門流固耦合仿真等行業專用仿真功能，解決各類容積式壓縮機、油泵、內燃機等復雜運動問題仿真的痛點問題。
作品名稱：基于LS-DYNA 流固熱耦合方法解決熱風焊接問題
作者： 周祝龍 | 奧托立夫(上海）汽車安全系統研發有限公司 高級仿真工程師
關鍵詞：LS-DYNA；ICFD-Structure-Thermal流固熱耦合；非絕熱過程；自適應網格；溫度分布
作者說
LS-DYNA功能強大，在汽車行業發揮著舉足輕重的作用，特別是在車輛碰撞、氣囊點爆等方面。
尤其歡迎以下方向參與：
AI賦能仿真 - 機器學習、AI優化、智能自動化
先進封裝與3DIC - Chiplet、HBM、熱管理
多物理場耦合 - 電熱、流固耦合等
數字孿生 - Digital Twin、實時仿真
新能源應用 - 電池、電機、儲能系統
光模塊 - 光學與光子學
評審機制
獎項設置
一等獎：價值3,500元
二等獎：
? 多求解格式，應對極端變形：融合 Lagrange、Euler、ALE、SPH 等求解技術，完美處理流固耦合（FSI）、爆炸沖擊波、水下迫降、鳥撞等大變形、多介質交互問題；氣囊展開采用有限體積法（FVM），結合可逆排氣孔模型，實現乘員約束系統的高精度仿真。
其挑戰在于傳統的仿真分析方法涉及流固耦合、多相流、動網格、瞬態分析等多個仿真領域的技術難點，導致仿真分析的計算效率低下，計算資源消耗過高，難以輸出可靠的仿真結果。
