ansys流固耦合的案例
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(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：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)。
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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，F(xiàn)SI）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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)只從流體計算傳遞壓力到固體，或者只從固體計算傳遞網(wǎng)格節(jié)點位移到流體。雙向耦合則在每一時刻都同時向對方發(fā)送相應的物理量（流體計算發(fā)送壓力數(shù)據(jù)，固體計算發(fā)送位移數(shù)據(jù)）。
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(chuàng)建模型
進入Fluent中的DM進行模型創(chuàng)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 ANSYS流固耦合分析與工程
ANSYS流固耦合分析與工程
有關ANSYS流固耦合的實例
我收集的一些ANSYS流固耦合的資料，與大家共勉。
ANSYS 流固耦合分析的基本步驟
ANSYS 流固耦合分析的基本步驟
ANSYS在原有Mechanical APDL(也叫ANSYS Classical)的基礎上，相繼合并開發(fā)了ANSYS Workbench CFX和ANSYS CFX,從12.0版本開始又合并集成了另一款著名的計算流體力學軟件FLUENT。通過堅持不懈的努力，ANSYS流固耦合分析從單向到雙向、從簡單二維模型到復雜三維模型、從小變形分析到基于動網(wǎng)格或網(wǎng)格重構的大變形分析，功能不斷增加，分析能力大幅加強、分析結果日益精確。
同時，由于集成了多個產(chǎn)品，流固耦合的分析使用方法也變得多種多樣，比如可以通過Mechanical APDL Product Launcher設置基于MFX的雙向耦合分析，可以通過Mechanical APDL本身設置與CFX或FLUENT的單向耦合分析，可以通過ANSYS Workbench設置與CFX和FLUENT的單向耦合分析，通過ANSYS Workbench平臺設置ANSYS和CFX的雙向耦合分析，
到13.0版本雖然還不支持ANSYS與FLUENT的雙向耦合分析，但是通過第三方軟件MPCCI也可以輕松實現(xiàn)雙向耦合分析，具體的可行性設置方式如表1所示。
展開 ANSYS Workbench 單項流固耦合解析
流固耦合問題是流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）與固體力學 （Computational Solid Mechanics，CSM）交叉而生成的一門力學分支，同時也是多學科或多 物理場研究的一個重要分支， 它是研究可變形固體在流場作用下的各種行為以及固體變形對流 場影響這二者相互作用的一門科學。
流固耦合問題可以理解為既涉及固體求解又涉及流體求解， 而兩者又都不能被忽略的模擬
問題。因為同時考慮流體和結構特性，流固耦合可以有效節(jié)約分析時間和成本，同時保證結果更接近于物理現(xiàn)象本身的規(guī)律。 所以， 近年來流固耦合分析在工程設計特別是虛擬設計和仿真中的應用越來越廣泛和深入。
立柱在風載下大變形
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(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：單向流固耦合分析（one way coupling 或 uni directional coupling）和雙向流固耦合分析（two way coupling 或bi directional coupling）。
展開 葉輪機械專題 | 高精度葉片雙向流固耦合的分析方法
Ansys基于雙向隱式耦合方法進行雙向流固耦合求解，在每個時間步內(nèi)CFX和Mechanical分別對流場和結構場進行隱式迭代求解，并通過預先設定的流固耦合交界面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)，待流固耦合交界面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)收斂后，進行下一個時間步計算直至最終計算完成，該方法在保證求解精度的同時極大提高了求解速度和收斂性，適合于工程應用。
Ansys 雙向隱式流固耦合仿真分析數(shù)據(jù)流程
Ansys雙向流固耦合解決方案具有如下優(yōu)勢：
1、多重嵌套隱式迭代求解技術
Ansys雙向流固耦合求解方法基于雙向隱式流固耦合算法發(fā)展而來，按迭代順序形成三重嵌套迭代求解：
單物理場迭代求解Field Loop：對單一流場、溫度場、結構場進行隱式迭代求解，獲得收斂后單物理場結果；
耦合多物理場迭代求解Coupling Loop：在預先設定的流固耦合交界面上，將氣動載荷/溫度場傳輸給結構場、幾何變形/固體溫度傳輸給流場，迭代求解獲得收斂后耦合多物理場結果；
瞬態(tài)時間步迭代求解Time Loop：流場和結構場按照預先設定的總時長和時間步長進行時域迭代求解，獲得最終收斂后隨時域變化的雙向流固耦合求解結果。
Ansys 流固耦合三重嵌套隱式迭代求解循環(huán)結構
以上三重嵌套迭代求解方式在保證雙向耦合計算結果精度的同時，極大提升了求解速度和收斂性，在遭遇收斂性或求解精度問題時，工程師也可方便的進行問題剖析和排查。
展開 FLUENT動網(wǎng)格案例之十五：基于FLUENT網(wǎng)格重生成算法的薄膜流固耦合仿真 ￥499
基于FLUENT網(wǎng)格重生成算法的薄膜流固耦合仿真
薄膜變形一直都是ANSYS流固耦合分析的驗證算例，不論是雙向耦合還是單向耦合；是基于workbench還是system coupling模塊。其實，基于FLUENT自帶的網(wǎng)格重生成技術外加UDF函數(shù)控制，也能實現(xiàn)薄膜流固耦合仿真的全過程。
UDF函數(shù)片段
動網(wǎng)格變形
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葉輪機械專題 | 高精度葉片雙向流固耦合的分析方法
Ansys基于雙向隱式耦合方法進行雙向流固耦合求解，在每個時間步內(nèi)CFX和Mechanical分別對流場和結構場進行隱式迭代求解，并通過預先設定的流固耦合交界面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)，待流固耦合交界面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)收斂后，進行下一個時間步計算直至最終計算完成，該方法在保證求解精度的同時極大提高了求解速度和收斂性，適合于工程應用。
Ansys 雙向隱式流固耦合仿真分析數(shù)據(jù)流程
Ansys雙向流固耦合解決方案具有如下優(yōu)勢：
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多重嵌套隱式迭代求解技術
Ansys雙向流固耦合求解方法基于雙向隱式流固耦合算法發(fā)展而來，按迭代順序形成三重嵌套迭代求解：
單物理場迭代求解Field Loop：對單一流場、溫度場、結構場進行隱式迭代求解，獲得收斂后單物理場結果；
耦合多物理場迭代求解Coupling Loop：在預先設定的流固耦合交界面上，將氣動載荷/溫度場傳輸給結構場、幾何變形/固體溫度傳輸給流場，迭代求解獲得收斂后耦合多物理場結果；
瞬態(tài)時間步迭代求解Time Loop：流場和結構場按照預先設定的總時長和時間步長進行時域迭代求解，獲得最終收斂后隨時域變化的雙向流固耦合求解結果。
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Ansys基于雙向隱式耦合方法進行雙向流固耦合求解，在每個時間步內(nèi)CFX和Mechanical分別對流場和結構場進行隱式迭代求解，并通過預先設定的流固耦合交界面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)，待流固耦合交界面?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)收斂后，進行下一個時間步計算直至最終計算完成，該方法在保證求解精度的同時極大提高了求解速度和收斂性，適合于工程應用。
Ansys 雙向隱式流固耦合仿真分析數(shù)據(jù)流程
Ansys雙向流固耦合解決方案具有如下優(yōu)勢：
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多重嵌套隱式迭代求解技術
Ansys雙向流固耦合求解方法基于雙向隱式流固耦合算法發(fā)展而來，按迭代順序形成三重嵌套迭代求解：
單物理場迭代求解Field Loop：對單一流場、溫度場、結構場進行隱式迭代求解，獲得收斂后單物理場結果；
耦合多物理場迭代求解Coupling Loop：在預先設定的流固耦合交界面上，將氣動載荷/溫度場傳輸給結構場、幾何變形/固體溫度傳輸給流場，迭代求解獲得收斂后耦合多物理場結果；
瞬態(tài)時間步迭代求解Time Loop：流場和結構場按照預先設定的總時長和時間步長進行時域迭代求解，獲得最終收斂后隨時域變化的雙向流固耦合求解結果。
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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算是很方便的。
在ANSYS中，進行流體計算的軟件主要是FLUENT與CFX，而參與固體力學計算的模塊主要是APDL（俗稱的經(jīng)典模塊）與Mechanical。這四款軟件的中流體計算模塊與固體計算模塊的相互組合，即可構成流固耦合計算方案。由于本人對于APDL的耦合計算應用較少，因此本次不打算討論APDL在流固耦合上的應用。
前面提到，流固耦合計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System Coupling模塊與Mechanical實現(xiàn)雙向耦合計算，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，另一方并不反回數(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)。這是最常見的單向耦合計算。通常用在固體熱應力計算，或計算流體載荷在固體上產(chǎn)生的應力。一般來說這種計算都是基于固體小變形假設，也就是說固體的形變對流場產(chǎn)生的影響可以忽略。
（2）固體變形對流場的影響。這種情況在實際計算過程中很少應用到，因為流體計算中的動網(wǎng)格功能完全可以滿足要求。
2、雙向耦合
雙向耦合應用于流體作用于固體變形耦合強烈的領域。通常需要考慮到固體變形對流場的影響。分為兩種情況：
（1）擾動由流體引起。即流體流動導致固體變形，固體變形引起流場的擾動。如渦激振動就是一種典型情況。
（2）擾動由固體引起。固體變形引起流體流場擾動，之后流體流場反作用與固體變形，研究其相互作用。
這兩種情況在實際應用中都會經(jīng)常遇到。
OK，下面談一下如何在ANSYS中解決這幾類耦合問題。
展開 FLUENT動網(wǎng)格案例之十六：基于Fluent重生成算法的懸臂梁振動的雙向流固耦合仿真分析 ￥499
基于Fluent重生成算法的懸臂梁振動的雙向流固耦合仿真分析
流體介質中懸臂梁的振動是很多流固耦合問題的抽象模型，類似于ANSYS流固耦合驗證算例，F(xiàn)LUENT動網(wǎng)格案例之十五：基于FLUENT網(wǎng)格重生成算法的薄膜流固耦合仿真，本算例將懸臂梁振動方向垂直于流體流動方向，不同于前面算例，流動方向平行于振動方向。更特殊的是，本算例中懸臂梁的振動是由流體力驅動的，也就是所謂的雙向流固耦合分析。流體力驅動懸臂梁運動，而懸臂梁的振動又反過來影響流場參數(shù)導致流體力周期變化。
網(wǎng)格模型如圖所示
速度入口邊界條件為profile定義
仿真計算結果如下圖所示
UDF片段
動網(wǎng)格運動文件列表
展開 最近在學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
我自己是沒學下樣子，希望能幫到需要的人
ANSYS 流固耦合分析實例.pdf
ANSYS流體與熱分析耦合場分析典型工程實例(word版本).pdf
ANSYSS動態(tài)流固耦合問題研究
ANSYS，ABAQUS流固耦合問題研究，最近研究這個方向，也算是有所收獲，研究這個的朋友互相交流學習Q245958758
