流固熱耦合仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-05
流固熱耦合仿真的視頻教程
基于Flotherm的筆記本電腦流固耦合散熱熱仿真分析
2.本課程可以學(xué)習(xí)到筆記本電腦散熱仿真的全過(guò)程，建模的高級(jí)技巧，細(xì)小網(wǎng)格的處理，求解設(shè)置，后處理技巧。 3.Flotherm離心風(fēng)扇的建模多種方式。 4.筆記本電腦仿真后處理云圖，粒子流的設(shè)定。 5.Flotherm的使用技巧，外殼建模的多種方法及區(qū)別。 6.掌握不收斂的處理技巧。 7.掌握導(dǎo)入intel/AMD等芯片的方法及如何調(diào)用庫(kù)文件的芯片。
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hypermesh-dyna流固耦合--ALE鳥(niǎo)撞平板的流固耦合仿真
該課程相比傳統(tǒng)鳥(niǎo)撞葉片計(jì)算方法，使用ALE流固耦合方法對(duì)鳥(niǎo)撞平板仿真進(jìn)行了講解，其中涉及以下內(nèi)容： 1、流體的隨動(dòng)計(jì)算域設(shè)置使用 2、流固耦合關(guān)鍵字耦合參數(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)講解，幫助你掌握最新的流固耦合設(shè)置方法 3、初始體積分?jǐn)?shù)關(guān)鍵字的對(duì)比，讓你對(duì)復(fù)雜流體模型有深刻理解 4、流體計(jì)算域網(wǎng)格剪裁關(guān)鍵字的使用 附件是兩種不同求解方法的k文件
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熱流固THM耦合下注氣驅(qū)替甲烷案例分析
本案列為復(fù)現(xiàn)一區(qū)SCI論文，涉及到二氧化碳與煤層之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附關(guān)系，以及涉及到三場(chǎng)耦合，即煤層變形控制方程、溫度控制方程、滲流擴(kuò)散方程。通過(guò)本案例的學(xué)習(xí)，可對(duì)煤層中的多場(chǎng)耦合有清晰的認(rèn)識(shí)，可將本案列拓展到相近的研究方向中，如煤層注水、注熱以及其他流固耦合、熱流固耦合中，該視頻配套源文件，所以價(jià)格上稍微貴一些，請(qǐng)大家理解，源文件獲取請(qǐng)聯(lián)系qq1045343728。
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流固熱耦合仿真的實(shí)例教程
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) 軸承和軸在仿真中的意義也不明顯，因此我們都予以簡(jiǎn)化。
分析傳熱模型，齒輪摩擦生熱是熱源，這些熱量通過(guò)幾種方式傳播：
1.熱傳導(dǎo)——從齒緣往齒輪中心傳導(dǎo)
2.熱對(duì)流——齒輪和潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油和空氣，又稱(chēng)為共軛傳熱
3.熱輻射——溫度不高，輻射量小可忽略
因此，滑油和空氣是傳熱的介質(zhì)，必須在模型中考慮進(jìn)去（事實(shí)上這部分傳熱達(dá)到91%）。滑油和空氣是兩相，因此要使用到fluent的多相流模型；要模擬甩油過(guò)程，要使用動(dòng)網(wǎng)格模型；要模擬傳熱過(guò)程，利用fluent內(nèi)建的傳熱模型。這三者是本案例的核心。
這里不得不提到兩位外國(guó)學(xué)者，Guillaume Houzeaux對(duì)齒輪泵進(jìn)行了仿真，并且關(guān)注局部網(wǎng)格，這可能是最早對(duì)齒輪+流體進(jìn)行仿真；而F.Lemfeld率先采用兩相流模型捕捉了齒輪箱內(nèi)的流體瞬態(tài)變化情況，但他在網(wǎng)格方面的處理比較簡(jiǎn)單，對(duì)齒輪齒形進(jìn)行了切除，同時(shí)使用一定的壁面粗糙度值模擬齒形的存在，使齒輪能夠甩油。
說(shuō)了這么多廢話，現(xiàn)在回到主題。
圖3 流固熱耦合仿真流程
本例需要用到的模塊包括fluent模塊，其中又集成了ansys自帶的幾何處理與網(wǎng)格劃分工具。后面與fluent共享結(jié)果的是穩(wěn)態(tài)熱分析模塊，以及靜力結(jié)構(gòu)模塊，用來(lái)分析熱應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，如用來(lái)分析熱變形，限于篇幅本例不涉及。本例實(shí)際流程可以簡(jiǎn)化如下，我個(gè)人喜歡拆分不同的模塊，這樣方便“故障隔離”:
圖4 流體仿真流程
一、模型簡(jiǎn)化與網(wǎng)格劃分
由于復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)會(huì)增加網(wǎng)格劃分的難度，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)格數(shù)目的無(wú)謂增加，加大計(jì)算量，因此對(duì)齒輪減速器三維模型進(jìn)行簡(jiǎn)化：殼體的凸臺(tái)、通孔、墊圈等予以去除；統(tǒng)一壁面厚度；滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)在對(duì)應(yīng)位置采取同心圓環(huán)來(lái)表示，方便施加熱流。這里的模型簡(jiǎn)化工作是用SpaceClaim做的。
展開(kāi) 隨著計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展以及計(jì)算性能的提升，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)仿真成為了可能，本教程對(duì)KJ66航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行整機(jī)仿真，整機(jī)仿真結(jié)合氣動(dòng)、傳熱、燃燒、多相流、固體應(yīng)力，將航空發(fā)動(dòng)機(jī)從冷態(tài)計(jì)算至熱態(tài)，即仿真始于冷態(tài)，終于熱態(tài)。
KJ66航空發(fā)動(dòng)機(jī)幾何模型如圖，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣熱彈耦合仿真，計(jì)算采用穩(wěn)態(tài)，氣動(dòng)的計(jì)算采用求解粘性N-S方程的方法，燃油的噴射計(jì)算采用拉格朗日多相流，燃燒的計(jì)算采用有限速率的渦耗散模型，流體與結(jié)構(gòu)的相互作用(FSI)采用雙向耦合的方式。
流體結(jié)構(gòu)相互作用 (FSI)是指一種耦合的表面問(wèn)題，其中流體模型的狀態(tài)取決于結(jié)構(gòu)模型的狀態(tài)，反之亦然。這種相互關(guān)系可以是對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)的。非對(duì)稱(chēng)問(wèn)題通常指單向耦合問(wèn)題，表示其中一個(gè)模型是獨(dú)立的，另一個(gè)模型則具有關(guān)聯(lián)性。
流體結(jié)構(gòu)相互作用(FSI)耦合交界面處的對(duì)應(yīng)流體和固體移動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)特性（位置、速度和加速度）相同，受到的力也相同。
從流體傳遞到固體的信息是流體拉力，它由流體壓力和壁面剪切應(yīng)力組成的。此傳遞發(fā)生在耦合壁面邊界流體-結(jié)構(gòu)交界面）上。
從固體傳遞到流體的信息是固體的變形，尤其是流體-結(jié)構(gòu)交界面的變形。
一般情況下，F(xiàn)SI模擬在運(yùn)動(dòng)學(xué)和力方面保持一致，稱(chēng)為雙向耦合，在STAR-CCM+中，雙向耦合FSI問(wèn)題是指從流體到固體和從固體到流體的交換的綜合采用并行求解方法。
進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)氣熱彈耦合仿真的STAR-CCM+版本為STAR-CCM+ 2206.
將航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)從冷態(tài)模型計(jì)算至熱態(tài)模型后發(fā)動(dòng)機(jī)伸長(zhǎng)約1mm。
詳細(xì)計(jì)算結(jié)果如下：
速度
溫度
溫度
位移
固體應(yīng)力
文章來(lái)源：STAR CCM仿真學(xué)堂
展開(kāi) 為了更好地了解風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，提高風(fēng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)水平與使用效能，可通過(guò)自建高性能并行集群仿真平臺(tái)， 利用OpenFOAM開(kāi)源軟件進(jìn)行計(jì)算， 考慮流固耦合方式對(duì)風(fēng)機(jī)葉片上的氣動(dòng)載荷進(jìn)行分析。 下圖為數(shù)值模擬結(jié)果。
風(fēng)機(jī)在計(jì)算域中的示意圖
風(fēng)機(jī)在計(jì)算域中的示意圖
風(fēng)機(jī)在簡(jiǎn)化氣動(dòng)力下轉(zhuǎn)動(dòng)效果
流固耦合條件下模擬，可以考慮風(fēng)機(jī)塔架、機(jī)艙的振動(dòng)響應(yīng)。
在此種模擬方法下，可以輸出風(fēng)場(chǎng)縱剖面速度云圖，考慮風(fēng)機(jī)的尾流效應(yīng)。
單風(fēng)機(jī)尾渦效果展示
雙風(fēng)機(jī)尾渦效果展示
葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的部件，其良好的設(shè)計(jì)，可靠的質(zhì)量和優(yōu)越的性能是保證機(jī)組正常穩(wěn)定運(yùn)行的決定因素。考慮流固耦合方式對(duì)風(fēng)機(jī)葉片上的氣動(dòng)載荷進(jìn)行分析，可以為風(fēng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)提供一個(gè)較為全面的建議及分析方法。
展開(kāi) 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
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流固熱耦合仿真的最新內(nèi)容
雙向流固耦合仿真流程指南23天前
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“Ansys 2025 全球仿真大會(huì)”仿真應(yīng)用大賽優(yōu)秀作品展示
本屆仿真應(yīng)用大賽最終評(píng)選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品，分別榮獲一、二、三等獎(jiǎng)及行業(yè)最佳實(shí)踐獎(jiǎng)。近 200 位來(lái)自汽車(chē)、半導(dǎo)體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創(chuàng)新實(shí)踐，充分展現(xiàn)了仿真技術(shù)的無(wú)限潛能。我們將陸續(xù)為大家分享獲獎(jiǎng)佳作，帶您一同領(lǐng)略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
【全套源文件】STAR-CCM+ & Abaqus 聯(lián)合仿真：圓柱體高速入水雙向流固耦合(FSI)深度解析
【相關(guān)領(lǐng)域】：船舶與海洋工程、兵器科學(xué)、航空航天等跨域問(wèn)題
【軟件版本】：STAR-CCM+ 2406 ABAQUS 202X以上
本人研究方向?yàn)楹Ｑ蠛叫衅骺缬蚨辔锢韴?chǎng)耦合，指導(dǎo)過(guò)多位相關(guān)專(zhuān)業(yè)碩士博士研究生，科研項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富。
1. 算例簡(jiǎn)介
本資源針對(duì)高速入水沖擊這一強(qiáng)非線性流固耦合難題
強(qiáng)烈推薦你選擇 技術(shù)鄰“ABAQUS 項(xiàng)目導(dǎo)航定制培訓(xùn)” 中的流固耦合相關(guān)課程，該課程完全契合 “操作與理論并重” 的核心需求，能從基礎(chǔ)幫你搭建流固耦合分析能力體系。
一、技術(shù)鄰課程核心適配性
作為專(zhuān)注于工程仿真領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)平臺(tái)，技術(shù)鄰?fù)瞥龅?“ABAQUS 項(xiàng)目導(dǎo)航定制培訓(xùn)” 課程，從課程設(shè)計(jì)、內(nèi)容覆蓋到服務(wù)模式，全方位匹配結(jié)構(gòu)仿真工程師 “補(bǔ)流體基礎(chǔ) + 學(xué)流固耦合 + 重操作與理論”
在流固熱耦合仿真中，VirtualFlow 軟件聚焦渦輪、燃燒室/火焰筒、機(jī)翼防除冰、航電冷卻等場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)流體與固體之間熱流與溫度的精準(zhǔn)耦合求解。
ANSYS workbench三通管道流固熱耦合分析9個(gè)月前
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
隨著工程仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，流固耦合仿真分析已成為很多工程領(lǐng)域解決流固耦合復(fù)雜問(wèn)題的常用方法。作為一款行業(yè)應(yīng)用非常廣的工程仿真軟件，Workbench為工程師們提供了一個(gè)多軟件耦合平臺(tái)，可用于涉及流固耦合系統(tǒng)問(wèn)題的仿真求解。
SimForge?高性能仿真平臺(tái)僅需通過(guò)web即可享受“PC式高性能體驗(yàn)”, 使用超算硬件資源和海量軟件資源開(kāi)展工業(yè)仿真工作，高效快速地進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新和技術(shù)研究
本案例利用Fluent 內(nèi)置雙向流固耦合FSI對(duì)液艙晃蕩仿真展開(kāi)了計(jì)算，提供了一種更為便捷快速的分析方法，對(duì)不同楊氏模量的液艙內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行分析，后續(xù)可以通過(guò)該案例對(duì)不同的雙向流固耦合模型展開(kāi)計(jì)算分析。
1 SCDM 設(shè)置
1.1 導(dǎo)入幾何
本案例根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，建立了對(duì)應(yīng)的液艙幾何模型。H為0.3m，寬度B為0.45 m，液艙靜止自由液面高度h為0.09m(30%H）：柔性構(gòu)件的厚度
模擬單井注水后地層的溫度變化
使用well井功能實(shí)現(xiàn)流固熱三物理場(chǎng)耦合，研究生產(chǎn)井溫度變化。
