流固共軛傳熱的案例
雙螺桿壓縮機流固共軛傳熱CFD分析 附基于SCORG和Simerics MP 的CFD雙螺桿泵數值模
圖8 不考慮流固共軛傳熱溫度分布:
(a) 24° (b) 48° (c) 72° (d) 96° (e) 120°
下圖為考慮流固傳熱情況下，5個曲軸角度下轉子的壓力云圖。圖中彩色圖例范圍從1bar到2.5bar，洋紅色代表高壓，藍色代表低壓。每個流體壓縮腔中的壓力與預期值相似。當壓縮腔從入口移動到出口時，由于流體體積的逐漸減少，壓力增加。與溫度分布不同的是，轉子表面的壓力分布幾乎是均勻的。這意味著共軛傳熱對壓縮機性能的影響很小。
圖9 考慮流固共軛傳熱壓力分布:
(a) 24° (b) 48° (c) 72° (d) 96° (e) 120°
下表比較了有和沒有考慮共軛傳熱情況下氣體質量流量和轉子功率的差異：
可以看出，考慮和不考慮共軛傳熱相比，質量流量和轉子功率的預測誤差小于1%。與實驗結果相比較，兩種結果對流量的預測都高出約4-5%。這種誤差可能是由間隙尺寸的不準確性引起的。功率預測與實驗相差約1%?？梢钥闯觯瑢τ谠摻o定模型，流固耦合共軛傳熱對壓縮機性能的影響很小，因此不考慮耦合傳熱的模擬結果是可以接受的。
基于固體溫度模擬結果，利用Simerics-MP+ CFD軟件包中的應變-應力求解器對固體熱應力/膨脹進行了預測。上圖描繪了由于徑向熱膨脹引起的轉子固體位移。該彩色圖例范圍從0到50微米，洋紅色代表高位移，藍色代表低位移。徑向最大位移約為50微米。需要注意的是，本文中的熱膨脹是單向耦合預測。
展開 Simerics | 雙螺桿壓縮機流固共軛傳熱CFD分析
圖8為在不考慮流固共軛傳熱情況下，五種不同曲軸轉角下
（
分別為（a）24°；
（b）48°；（c）72°；（d）96°；（e）120°
）陽轉子的溫
度分布。
圖8 不考慮流固共軛傳熱溫度分布
瞬時溫度不再是由下至上分層漸變分布。相反，溫度在每個腔體中有相似的值。而且，溫度范圍也明顯更高。這意味著由于金屬較大的熱慣性，轉子表面溫度實際上比絕熱壁面假設的溫度更溫和、更均勻、呈層狀分布。
圖9為考慮流固傳熱情況下，5個曲軸角度下（分別為（a）24°；（b）48°；（c）72°；（d）96°；（e）120°）轉子的壓力云圖。
圖9 考慮流固共軛傳熱壓力分布
圖中彩色圖例范圍從1bar到2.5bar，洋紅色代表高壓，藍色代表低壓。每個流體壓縮腔中的壓力與預期值相似。當壓縮腔從入口移動到出口時，由于流體體積的逐漸減少，壓力增加。與溫度分布不同的是，轉子表面的壓力分布幾乎是均勻的。這意味著共軛傳熱對壓縮機性能的影響很小。
展開 abaqus流固共軛傳熱算例分享 ￥40
電子元件的空氣散熱為流固共軛傳熱問題。利用abaqus可以模擬這一過程。分別建立空氣流體與固體元件模型，然后聯合求解?？梢郧逦氐玫搅黧w溫度場、壓力場、速度場及固體溫度場變化。附件為cae及inp
雙螺桿壓縮機CFD模擬，這樣做才專業！
對傳統CFD軟件而言，如果預留的最小間隙與實際情況一致，會導致動網格生成失敗，或使網格質量下降、網格總數急劇增加，因此對于螺桿壓縮機的CFD模擬幾乎成為不可能的任務；
由于流體側和固體側傳熱相互影響，進行溫度場計算時，無法確定流固交界面的邊界條件，因此需要考慮流固共軛傳熱，將流固之間難以確定的邊界條件，轉換成耦合計算的內部邊界，使計算更符合實際工況；
模型需考慮流固共軛傳熱，流體為理想氣體；固體包括機殼、陽轉子和陰轉子等部件，需要仿真軟件具有高效的前處理能力，可以快速實現建模與計算；
由于螺桿壓縮機運動的復雜性，需要構建高質量的網格并設置動網格，這對于傳統CFD軟件是一個較大的挑戰；
需要同時考慮穩態、瞬態以及傳熱等，對于CFD軟件的求解能力要求較高；
流體域計算與固體域計算時間相差較大，如何更好地實現流固共軛傳熱仿真，對于傳統CFD仿真難度較大。
3 Simerics-MP+解決方案
鑒于上述螺桿壓縮機流固共軛傳熱分析幾何模型、物理現象和運動的復雜性，對CFD分析軟件的選取提出了較高的要求。
展開 
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結構求解功能，能夠基于Fluent軟件進行簡單模型的結構應力、變形分析，具備線性及非線性結構分析功能。本案例基于ANSYS FLUENT 2020R1進行管道閥門流-固-熱三場耦合分析。
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個簡化的閥瓣模型，給定管道入口氣體流速為10m/s，閥板內給定體積熱源為2000000w/m^3；
閥瓣模型材料參數：
密度：2700kg/m^3；
比熱：871J/kg.K；
熱傳導系數：202W/m^2.K；
楊氏模量：2.5E7Pa；
泊松比：0.37；
2 網格劃分
本案例網格基于ANSYS ICEM CFD進行全六面體網格劃分，網格如下圖所示：
流體區域：480000六面體網格；
固體區域：3800六面體網格。
3 FLUENT求解設置
求解計算分兩步完成，首先不考慮結構變形對流體-固體進行穩態共軛傳熱分析，然后基于上一步仿真計算結果考慮流固耦合作用實現瞬態流-固-熱耦合仿真分析。
3.1流固共軛傳熱仿真
? 啟動FLUENT軟件，利用菜單File>>Read case….打開文件對話框，讀入網格文件vavle_test.msh；新版本顯式界面如下：
? 新版本的FLUENT軟件默認選擇k-w sst湍流模型，本案例不做修改；
? 激活能量方程
? 邊界條件設置
1）固體區域熱源：2000000W/m^3；選擇對應的固體區域，勾選source terms加載能量源項。
展開 積鼎CFD VirtualFlow 基于熱限制相變和流固耦合模型的冷板共軛傳熱相變仿真
本文將利用積鼎通用流體仿真軟件VirtualFlow對水平冷板的共軛換熱進行模擬，主要涉及相變過程的流動和傳熱傳質問題，通過分析為高熱流電子設備散熱設備設計提供指導。仿真過程將用到VirtualFlow自主開發的熱限制相變模型和流固耦合模型。
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01 熱限制相變模型
飽和溫度相變模型，即界面兩側流體對界面的熱擴散正好被相變潛熱抵消。使用該模型的時候，需要確保界面處的網格足夠小，以保證流體網格中心與界面之間的換熱計算是準確的。
02 耦合模型
計算流固耦合傳熱問題的首要問題是建立界面兩端的溫度與熱通量之間的關系，使耦合求解流體域和固體域的溫度場成為可能。
貼體網格的情形，流固界面和網格界面正好重合，可由下面的公式建立界面兩邊網格溫度與界面熱通量的關系:
VirtualFlow引入IST技術，使用笛卡爾網格，以非貼體的方式描述任意復雜界面，流固界面與網格之間界面不重合。以下是VirtualFlow的處理方式。
一般VirtualFlow中，通過Heaviside階梯函數打開或者關閉特定區域的流場求解。當共軛傳熱模塊關閉時，階梯函數H在流體域內為1，在固體域內為0（如果不打開TSolid功能）。當開啟共軛傳熱模塊時，階梯函數H為固體階梯函數和流體階梯函數的復合，即在全體計算域內皆是1，因此固體和流體內的溫度場同時求解。
展開 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，熱流入口與冷流出口在同一側 ￥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，熱流入口與冷流出口在同一側
FLUENT流固耦合傳熱模擬
本教程演示了如何使用固體與流體或物體之間的耦合界面來模擬不同材料或相之間的熱傳遞。具體演示了如何模擬與環境空氣接觸的三維鋁立方體的散熱過程。
1 啟動Workbench并建立分析項目
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進入ANSYS Workbench 19.2界面。
（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項，即可在項目管理區創建分析項目A。
2 導入幾何體
（1）在A2欄的Geometry上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時會彈出“打開”對話框。
（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導入幾何體文件。
3 劃分網格
（1）雙擊A3欄Mesh項，進入Meshing界面，在該界面下進行模型的網格劃分。
（2）右鍵選擇計算域外部所有壁面，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對話框，輸入名稱walls，單擊OK按鈕確認。
（3）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，依次選擇Mesh→Insert→Inflation。boundary選擇內部立方體壁面。
（4）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，依次選擇Mesh→Insert→Sizing。boundary選擇內部立方體壁面，Element Size填入0.009。
（5）設置網格尺寸為3.5e-2m。在Quality中，Smoothing選擇High。
（6）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，選擇快捷菜單中的
展開 超音速射流 沖擊平板 流固耦合傳熱
原因是文獻采用了interface進行流固耦合換熱，而interface進行標量插值，回來帶誤差使得溫度不連續。應該采用wall wall shadow模型。
第二，文獻中溫度和壓力圖出現了明顯的激波串，但是我用fluent總是撲捉不到。根據氣動理論 該模型pe2>pb，出口氣體應該繼續膨脹，而不是在出口附近形成正激波，或者強烈的激波串。那么這個激波串應該是擋板對氣流的反射作用造成的。
但是目前還撲捉不到。
用耦合算法出現了類似鉆石網狀的結構。
激波串
溫度
Examination on Substrate Preheating Process in Cold Gas Dynamic Spraying0.pdf
2.rar
密度基
Desktop.part2.rar
壓力基
Desktop.part2.rar
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壓力基
第一個圖是耦合算法求解結果。還沒有完全收斂。
第二個是壓力基求解結果，連續項quick，其他1階格式
壓力基
密度基
Desktop.part1.rar
展開 338-管道傳熱單向流固耦合（Fluent-Static Structral）仿真
一、流體網格劃分設置
圖1 流體仿真網格
圖2 網格設置（Size Function使用Proximity and Curvature，其它默認）
二、FLUENT仿真設置
圖1 求解器設置（壓力基求解器，穩態計算）
圖2 開啟能量方程
圖3 湍流模型設置
圖4 流體材料屬性設置
圖5 固體材料屬性設置
圖6 固體域設置
圖7 流體域設置
圖8 入口設置
圖9 出口設置
圖10 外殼換熱條件設置
圖11 求解方式設置（開始使用默認，計算一定步數后均改為二階迎風——即圖中所示）
圖12 松弛固子設置
圖13 初始化設置（從入口開始計算）
三、靜力學仿真設置
圖1 使用默認網格設置
圖2 約束設置（將兩端設置為固定約束）
圖3 流體載荷導入（使用Imported Load選項導入流體壓力和溫度載荷）
基本結果
展開 8月23-25日 北京 | 結構/流體傳熱、流熱固耦合及熱疲勞分析工程應用高級培訓
點擊報名：http://jishulink.mikecrm.com/gYaP84Y
【9月21-23日 鄭州 斯姆勒】結構/流體傳熱、流熱固耦合及熱疲勞分析工程應用高級培訓
四、時間地點：
2019年9月21-23日 鄭州
（共四天，第一天報道，上課三天）
一、課程亮點和創新點分析
（一）在授課專家選擇上，授課專家為從事多年CAE工程經驗的博士學位專家授課，能夠從仿真理論、項目工程經驗等多維度進行詳細和深度講解；
（二）在內容設計上，該課程基本涵蓋了工程結構傳熱、流體傳熱、流固熱多場耦合分析的應用各個方面，包括熱分析基本原理、工程結構傳熱建模方法、線性/非線性傳熱、熱應力分析技巧和評價標準，也涵蓋了工程焊接傳熱分析及殘余應力分析、熱斷裂分析、熱疲勞分析、流固熱多場耦合分析等熱點難點問題解決方案的高級應用；
（三）在授課方式上，課程培訓采用理論和軟件案例操作相結合的方法，全面細致地講解工程結構傳熱、流體傳熱及流固熱多場耦合分析等應用問題，讓培訓學員既掌握學科理論，又具備工程問題的解決能力，幫助科研院所、企業在工程結構應用上解決“魚”和“漁”問題。
六、課程大綱：
展開 【9月21-23日 鄭州 斯姆勒】結構/流體傳熱、流熱固耦合及熱疲勞分析工程應用高級培訓
四、時間地點：
2019年9月21-23日 鄭州
（共四天，第一天報道，上課三天）
一、課程亮點和創新點分析
（一）在授課專家選擇上，授課專家為從事多年CAE工程經驗的博士學位專家授課，能夠從仿真理論、項目工程經驗等多維度進行詳細和深度講解；
（二）在內容設計上，該課程基本涵蓋了工程結構傳熱、流體傳熱、流固熱多場耦合分析的應用各個方面，包括熱分析基本原理、工程結構傳熱建模方法、線性/非線性傳熱、熱應力分析技巧和評價標準，也涵蓋了工程焊接傳熱分析及殘余應力分析、熱斷裂分析、熱疲勞分析、流固熱多場耦合分析等熱點難點問題解決方案的高級應用；
（三）在授課方式上，課程培訓采用理論和軟件案例操作相結合的方法，全面細致地講解工程結構傳熱、流體傳熱及流固熱多場耦合分析等應用問題，讓培訓學員既掌握學科理論，又具備工程問題的解決能力，幫助科研院所、企業在工程結構應用上解決“魚”和“漁”問題。
六、課程大綱：
七、培訓費用：
1、3980元/人,住宿可統一安排，費用自理。
2、一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠；持本人學生證享有8.5折優惠。
3、內訓與項目服務：針對科研單位和企業研發實際問題，結合企業產品研發目標設計方案，以多年工作經驗的博士學科帶頭人帶領技術團隊進行項目合作，解決產品研發的實際問題，并同時提升需求單位技術團隊的技能，貼近企業產品研發戰略和人才培養工程。
4、通過技術鄰成功參加培訓的用戶返現100元（50元現金+50元技術鄰課程抵用券）。
八、報名方式
1、點擊鏈接立即報名（填寫后會有工作人員主動聯系）：http://wwwwwwww.mikecrm.com/grz5lfZ
2、未盡事宜請掃描下方二維碼，或咨詢微信客服，微信號：jishulink888
展開 ICFD的近期與未來發展摘要
LS?DYNA所具有將穩態計算流體力學的解流暢地轉移至結構力學計算的能力，可以大大減少解決非線性問題的成本以及復雜性，類似的概念可以被應用在共軛傳熱分析當中。第二部分將會展示結合LS?OPT、ANSA、LS?DYNA來解決一個簡單卻有價值的車輛形狀優化問題，用來改善下壓力以及阻力的比率值。這篇文章的最后提到若干將會出現在未來發行中的新的功能，包含周期性邊界條件、滑移網格、以及沉浸邊界的開發。
穩態解與多物理耦合
在耦合問題中，最大的復雜度之一是非線性效應，往往造成可擴展性減少以及計算成本的增加。非線性耦合具有高度復雜性，需要在深度了解背后的物理性質之后才能正確的將問題建模。但是，在某些類型的問題中或是產品設計過程的某些階段，線性化提供了考慮到準確性、計算時間、以及模型復雜度之下一個良好的妥協。幸而LS-DYNA皆具有非線性與線性的分析工具，在這一節中，我們將著重在一個可以被應用在流固耦合分析或共軛傳熱分析的線性化之耦合方法，它發生在當流體力學的求解器計算得出穩態下的力、速度和溫度通量分布之后，在同一個運行中，將物理量場流暢地傳遞到結構力學求解器的部分。并且，若使用關鍵詞*ICFD_DATABASE_DRAG，用戶可以將流場信息存儲在LS-DYNA格式的檔案中，并且在結構模型中利用這個檔案將流場信息導入，如此一來在不用實際額外執行流體的計算之下，流場的信息可以被反復使用，這個特點在進行結構模型、材料特性、厚度等參數調試時，非常有利用價值。下面兩個例子顯示將上述功能應用在流固耦合以及共軛熱傳問題的情形。
流固耦合在地面車輛上的應用
第一個例子是地面車輛車頂蓋在流場影響下變形的流固耦合分析，其模型顯示如圖一。
圖一：研究車頂蓋結構受流場影響下變形的車輛模型。
這個問題利用了三種不同的方法解決。
展開 報名 | Ansys Discovery 2022 R1新功能介紹
Ansys Discovery 2022 R1在熱管理的關鍵領域新增了流-固-熱共軛傳熱實時仿真功能，進一步豐富了Discovery強大的實時仿真功能，用戶界面再次實現了效率提升，為從CAD到仿真的無縫連接的工作流提供了更高的自動化水平。
3月10日，『Ansys Discovery 2022 R1新功能介紹』網絡研討會即將上線，歡迎預約本次活動。
時間
3月10日（星期四），16:00-17:00
講師介紹
鄭偉巍 | Ansys高級應用工程師
Ansys高級應用工程師，畢業于哈爾濱工業大學。曾任諾基亞通信、摩托羅拉高級結構設計工程師，現負責中國區Ansys Discovery產品的技術支持以及Ansys結構產品售前支持工作。
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