流固耦合傳熱分析的案例
熱流固耦合
周期性對稱支承板機座的熱流固耦合數值模擬研究.pdf
柴油機氣缸蓋流固耦合傳熱分析研究.pdf
熱流固耦合建模過程.pdf
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
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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。
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：
展開 
【流固耦合】降落傘充氣過程流固耦合分析
在充氣過程中，傘衣的結構大變形與傘衣周圍流場變化的相互耦合是十分復雜的。因此，想要通過理論模型求解該過程是非常難以實現，而數值仿真技術將提供較好的解決思路。
降落傘的數值模擬是典型的流固耦合問題。解決該問題的主要思路是：應用計算流體動力學模擬降落傘的流場特征，通過結構有限元法模擬降落傘的結構特性，然后把兩者通過迭代耦合的方式結合起來，完成降落傘的數值模擬。本案例采用有限元分析軟件LS-DYNA來求解分析降落傘的充氣過程。
首先建立傘衣幾何模型，初始狀態設定為半折疊狀態，如圖1所示，將其保存為stp格式并導入Hypermesh中進行前處理。確定傘繩初始長度，并設定頂點位置，通過line功能建立傘繩線條。根據幾何模型大小對流體域進行建模，可設置為圓柱體域空間，選擇合適的尺寸對上述部件進行網格劃分，計算模型可參考圖2。
圖1 傘衣幾何模型
圖2 降落傘及流體域計算模型
傘衣材料選擇柔性紡織物材料，關鍵字為MAT_034,其密度為500kg/m3，彈性模量400MPa，泊松比0.15，厚度設置為2mm。傘繩選擇離散梁單元材料，關鍵詞為MAT_071，其中密度為400kg/m3，彈性模量97000MPa，截面積可自行設置。流體域賦予理想氣體，并設定空氣流速為80m/s。計算方法選擇ALE流固耦合算法。其余Card填充較為繁瑣，不在此贅述。計算結果展示如下：
圖3 不同時刻降落傘充氣狀態（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 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
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【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 ansys流固耦合分析與工程實例 附ANSYS流固耦合分析與工程實例下載
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 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
3 MB, 下載次數: 45
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 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內進行這個分析，效率會高很多，軟件內部本身便有相關的載荷傳遞的接口。但該方法的優勢在于：
（1）可以直接得到流固之間傳遞的數據，并可以很靈活的進行修改。
（2）由于Hypermesh強大的前處理能力，當結構域的模型非常復雜時，也可以很方便的進行分析計算。
?
ANSYS Workbench單向流固耦合案例 附ANSYS流固耦合分析與工程實例下載
流固耦合（Fluid-solid interaction，FSI）計算，通常用于考慮流體與固體間存在強烈的相互作用時，對流體流場與固體應力應變的考察。FSI計算按數據傳遞方式可分兩類：單向耦合與雙向耦合。所謂單向耦合，主要是指數據只從流體計算傳遞壓力到固體，或者只從固體計算傳遞網格節點位移到流體。雙向耦合則在每一時刻都同時向對方發送相應的物理量（流體計算發送壓力數據，固體計算發送位移數據）。
ANSYS Workbench中可以利用Fluent與DS進行單向流固耦合計算。我們這里來舉一個最簡單的單向耦合例子：風吹擋板。我們假定擋板位移可忽略不計，固體變形對流場影響可以忽略，所考慮的是流體壓力作用在固體上，固體的應力分布。當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 工程關系
圖2 進入DM建模
2 DM創建模型
進入Fluent中的DM進行模型創建，如圖2所示。流固耦合計算中的幾何模型與單純的流體模型或固體模型不同，它要求同時具有流體和固體模型，而且流體計算中只能有流體模型，固體計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入，所以我們保留固體與流體模型。
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。
編輯
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編輯
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 STAR-CCM+流固交界面處理教程：管道大變形過程的流固耦合分析
創建流-固界面
在流-固耦合問題中，流體和固體域通過共用的交界面交換場數據。由于FE solid stress框架完全基于Parts，因此可以從流體Parts和固體Parts之間的Contact 創建流-固交界面。通常在分配Parts到Regions時已經自動創建出Interface。由于求解流體流動和固體位移分別使用有限體積法（FV）和有限元法（FE），不同的網格拓撲需要一個類型為Mapped Contact interface的交界面，允許在FV和FE網格之間進行數據映射。
指定Regions>Fluid的物理連續體為剛才創建的Physics1，Pipe的連續體為Physics2，則Interface>Fluid/Pipe類型自動改為MappedContact Interface，如圖5所示。
圖5 流-固交界面設置
定義運動
由于在外部荷載作用下流體和管壁區域均會產生變形，所以需要選擇適當的運動模型允許網格位置發生改變。對于固體區域，定義Solid Displacement，允許管壁網格基于計算的位移實時變形。對于流體區域，定義Morphing，允許流體網格基于映射到流固交界面上的位移發生變形。
在Tools > Motions節點點擊右鍵 New > Morphing，用同樣的操作創建New > Solid Displacement。
將上述運動分別分配到流體域和固體域，結果如圖6所示。
圖5 分配運動到流體域和固體域
Simcenter STAR-CCM+自動設置流體域中流-固交界面的變形方法為Solid Stress，保持默認即可。
邊界條件
指定入口速度，約束管壁兩端的自由度。此外，在管道固體域的外壁面上施加一個脈沖荷載。所有的邊界數據定義列于表5。
展開 【流固耦合】翼傘后緣偏轉過程的流固耦合動力學特性
翼傘后緣偏轉的操縱過程會顯著改變翼面的整體氣動布局，同時需要多根操縱繩精確協同控制，是典型的氣動與結構緊耦合問題，涉及到的動力學問題復雜多變。對于翼傘系統操縱過程的動力學機理問題研究一直是降落傘領域的關鍵技術和熱點問題。
本文基于 Structured ALE（S-ALE）流固耦合方法對翼傘后緣偏轉過程進行動力學建模和仿真分析。研究翼傘三維模型后緣偏轉過程、傘衣結構場和周圍流場的時變演化規律及分布特性，為進一步指導大型翼傘精確空投系統的飛控系統設計和技術應用提供參考。
流固耦合建模
本文所研究的翼傘后緣偏轉過程是針對充滿鼓包狀態的翼傘三維模型進行的。翼傘系統包括傘衣、傘繩和掛重載荷，幾何模型如圖 1 所示。實際流固耦合仿真過程只考慮傘衣結構與流場的雙向耦合作用；傘繩在翼傘偏轉過程承受拉力，且通過傘繩施加后緣下拉過程的作用力載荷；忽略傘繩與周圍流體的耦合作用和繩索的阻尼效應。
圖 1 翼傘系統三維幾何模型
仿真方法驗證
為避免因流體和結構單元之間尺寸差異過大而導致顯式動力學積分過程可能出現的非物理特征“沙漏現象”，進而引起計算發散，流場網格尺寸與結構網格尺寸盡量接近1∶1，如圖 2 所示。
圖 2 翼傘氣室流固耦合仿真網格模型
本文采用 S-ALE 求解方法對流固耦合模型進行仿真計算，S-ALE 方法與傳統 ALE 方法的基本理論相同，均包括了映射過程的對流輸運、界面重構和歐拉流場與拉格朗日結構相互作用的流固耦合過程。不同的是，在網格的處理方法上，S-ALE 方法采用自動生成網格技術，即流場網格根據控制點設定的方向、增長率、網格尺寸、網格密度等參數在仿真過程中隨著時間步的推進逐漸產生，仿真前無需單獨建立流場網格。這可以極大減小網格處理時間并提高計算效率。
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