流固耦合 傳熱 fluent ansys的案例
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(huán)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(tǒng)下執(zhí)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(qū)創(chuàng)建分析項目A。
2 導(dǎo)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(dǎo)入幾何體文件。
3 劃分網(wǎng)格
（1）雙擊A3欄Mesh項，進入Meshing界面，在該界面下進行模型的網(wǎng)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(nèi)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(nèi)部立方體壁面，Element Size填入0.009。
（5）設(shè)置網(wǎng)格尺寸為3.5e-2m。在Quality中，Smoothing選擇High。
展開 338-管道傳熱單向流固耦合（Fluent-Static Structral）仿真
一、流體網(wǎng)格劃分設(shè)置
圖1 流體仿真網(wǎng)格
圖2 網(wǎng)格設(shè)置（Size Function使用Proximity and Curvature，其它默認）
二、FLUENT仿真設(shè)置
圖1 求解器設(shè)置（壓力基求解器，穩(wěn)態(tài)計算）
圖2 開啟能量方程
圖3 湍流模型設(shè)置
圖4 流體材料屬性設(shè)置
圖5 固體材料屬性設(shè)置
圖6 固體域設(shè)置
圖7 流體域設(shè)置
圖8 入口設(shè)置
圖9 出口設(shè)置
圖10 外殼換熱條件設(shè)置
圖11 求解方式設(shè)置（開始使用默認，計算一定步數(shù)后均改為二階迎風(fēng)——即圖中所示）
圖12 松弛固子設(shè)置
圖13 初始化設(shè)置（從入口開始計算）
三、靜力學(xué)仿真設(shè)置
圖1 使用默認網(wǎng)格設(shè)置
圖2 約束設(shè)置（將兩端設(shè)置為固定約束）
圖3 流體載荷導(dǎo)入（使用Imported Load選項導(dǎo)入流體壓力和溫度載荷）
基本結(jié)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
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接上一篇博客，基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（一）流場計算 ，目前已完成了從Hypermesh前處理到Fluent流場計算，獲得了流體結(jié)構(gòu)邊界面的壓強信息，本篇博客將繼續(xù)說明后續(xù)的流固耦合計算過程。
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一、建立結(jié)構(gòu)有限元模型
固體區(qū)域的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
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該結(jié)構(gòu)為中空的薄壁結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有十字交叉的加強筋作為支撐。因此選擇使用殼單元進行結(jié)構(gòu)力學(xué)計算，結(jié)構(gòu)計算采用OPtistruct求解器，因此將Hypermesh切換到OPtistruct求解器模塊下
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導(dǎo)入幾何模型后，提取該薄壁結(jié)構(gòu)的外表面（而不是抽取中面，因為需要保證結(jié)構(gòu)域邊界和流體域邊界能在空間中對上，減小后續(xù)壓強數(shù)據(jù)映射的誤差），內(nèi)部加強筋則抽取其中面。修補幾何拓補關(guān)系后劃分網(wǎng)格，得到完整的結(jié)構(gòu)力學(xué)計算所用有限元模型，如下：
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設(shè)置屬性與材料，需要注意的是，這里外型面的網(wǎng)格不是在幾何模型的中面位置而是在其外表面，因此需要設(shè)置一下pshell屬性里的ZOFFS偏移參數(shù)
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該參數(shù)可能為正可能為負，和殼單元的法向相關(guān)，至于是否設(shè)置正確，可以簡單的通過以下命令查看，該命令可以顯示殼單元的實際厚度，看能否和幾何模型對得上即可。
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到這里，結(jié)構(gòu)部分的有限元模型便建好了，下一步需要將Fluent里的載荷映射到結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上。
展開 Ansys fluent16.0流固耦合散熱仿真
穩(wěn)態(tài)求解：風(fēng)扇用MRF模型，在cell zone conditions中勾選Frame motion，設(shè)置好旋轉(zhuǎn)中心和轉(zhuǎn)速；
一、流固耦合交界面處理方法：
1、在SCDM中設(shè)置共享拓撲；
2、打開fluent meshing，軟件自動生成contact，每個接觸重命名為interface，在fluent中會自動生成交界面；
3、把自動生成的contact刪除，單獨命名各個接觸面為interface，之后在fluent/mesh interfaces中手動匹配；
4、將接觸的part進行form new part操作，之后就不用進行交界面的耦合操作（共節(jié)點）；
二、常見報錯：
1、 does not support overlapping geometry in contact region;
2、 does not support overlapping geometry in named sections;
第一種報錯是因為有一個面被設(shè)置在了多個接觸對中，檢查接觸面，刪除重復(fù)接觸面；
第二種報錯是因為有一個面被重復(fù)的命名，檢查named section，刪除重復(fù)命名截面；
展開 
流固耦合之ansys和fluent實現(xiàn)方法
A.在ANSYS中:
1.打開ANSYS網(wǎng)格文件
2.輸入命令: ALLSEL,ALL 或 選取你要的網(wǎng)格和節(jié)點.
3.輸入命令: CDWRITE,DB,yourfilename,cdb,,,
或:
Menu Paths
Main Menu>Preprocessor>Archive Model>Write
B.在Fluent中:
1. Menu Paths:
File>Import>ANSYS>Input File...
2. 選取 yourfilename.cdb
3. 按 OK.
具體步驟如下：
1)從Fluent輸出CDB
Fluent -> File -> Export … -> ANSYS Input。雖然在這個界面上可以輸出力、壓力和溫度。Multifield solver只支持力和溫度。
我試了一下生成的*.cdb文件，用戶可能要添加一些信息1.在開始的地方加上”et,1,154″定義單元類型；2.在最后加上”sf,all,fsin,1″定義流固界面；3.把原APDL里的solve命令去掉(變成注釋，在前面加”!”)。
2)準備結(jié)構(gòu)模型并存成*.cdb文件
ANSYS -> Preprocessor -> Archive Model -> Write
在建立結(jié)構(gòu)模型時，要注意給定流固界面”sf,all,fsin,1″。
3)設(shè)定multifield solver
在ANSYS -> Preprocessor -> Multifield Set-up。打開multifield solver (MFAN,ON)。導(dǎo)入前兩步生成的*.cdb(MFIMPORT命令)。設(shè)定物理場順序(MFOR,1,2)。設(shè)定外部求解器，Fluent生成的*.cdb來自外部求解器(MFEX,1)。
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(yīng)用， 目前 ANSYS 中的流固耦合分析算法和功能已相當(dāng)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)。
展開 ANSYS_Workbench-Fluent流固耦合溫度插值方法
由于ANSYS Workbench功能的日益強大，建議使用更簡便的方法，下面給大家?guī)硪粋€簡單的實例。
一
打開Workbench，tool box/component systems里選mesh，空白區(qū)出現(xiàn)如下圖，雙擊Geometry，導(dǎo)入幾何模型，這是一個外部固體包裹內(nèi)部管流的簡單模型，僅用于演示步驟。任選一個Part，在Details of Body里有個選項Fluid/Solid，需要分別定義好流體和固體
二
關(guān)掉Geometry，雙擊Mesh打開新窗口，按如下設(shè)置。自動創(chuàng)建流固耦合面，將在Fluent里自動設(shè)置為interface
劃分固體網(wǎng)格和流體網(wǎng)格因為是有限體積法，所以單元邊不帶中間節(jié)點Named selections命令分別創(chuàng)建lnlet，outlet和wllout.Wallout用來定義固體外表面與環(huán)境的對流換熱邊界條件
三
關(guān)閉Meshing窗口返回到project schematic界面，右擊Mesh→Tansfer Data To New→Fluent，將建立Fluent的分析項目。
此時mesh 后面變?yōu)殚W電符號，需右擊它再點菜單中update
雙擊Setup，打開Fluent窗口，設(shè)置材料流相固相、激活能量方程、湍流模型、邊界條件等。進口流速1m/s，600k，出口pa，wallout定義對流換熱系數(shù)5，環(huán)境溫度300k。
展開 流固耦合之ansys和fluent實現(xiàn)方法
A.在ANSYS中:
1.打開ANSYS網(wǎng)格文件
2.輸入命令: ALLSEL,ALL 或 選取你要的網(wǎng)格和節(jié)點.
3.輸入命令: CDWRITE,DB,yourfilename,cdb,,,
或:
Menu Paths
Main Menu>Preprocessor>Archive Model>Write
B.在Fluent中:
1. Menu Paths:
File>Import>ANSYS>Input File...
2. 選取 yourfilename.cdb
3. 按 OK.
具體步驟如下：
1)從Fluent輸出CDB
Fluent -> File -> Export … -> ANSYS Input。雖然在這個界面上可以輸出力、壓力和溫度。Multifield solver只支持力和溫度。
我試了一下生成的*.cdb文件，用戶可能要添加一些信息1.在開始的地方加上”et,1,154″定義單元類型；2.在最后加上”sf,all,fsin,1″定義流固界面；3.把原APDL里的solve命令去掉(變成注釋，在前面加”!”)。
2)準備結(jié)構(gòu)模型并存成*.cdb文件
ANSYS -> Preprocessor -> Archive Model -> Write
在建立結(jié)構(gòu)模型時，要注意給定流固界面”sf,all,fsin,1″。
3)設(shè)定multifield solver
在ANSYS -> Preprocessor -> Multifield Set-up。打開multifield solver (MFAN,ON)。導(dǎo)入前兩步生成的*.cdb(MFIMPORT命令)。設(shè)定物理場順序(MFOR,1,2)。設(shè)定外部求解器，Fluent生成的*.cdb來自外部求解器(MFEX,1)。
展開 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(yīng)力應(yīng)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?qū)Ψ桨l(fā)送相應(yīng)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(fēng)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(yīng)力分布。當(dāng)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(guān)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(dǎo)入，所以我們保留固體與流體模型。
展開 基于ANSYS Workbech+Fluent的泥漿攪拌機流固耦合分析 ￥9.9
流固耦合力學(xué)的重要特征是兩相介質(zhì)之間的相互作用，變形固體在流體載荷作用下會產(chǎn)生變形或運動。變形或運動又反過來影響流體運動，從而改變流體載荷的分布和大小，正是這種相互作用將在不同條件下產(chǎn)生形形色色的流固耦合現(xiàn)象。
攪拌混合是一種常規(guī)的單元操作，具有廣泛的應(yīng)用背景，攪拌可以使物料混合均勻，使氣體在液相中很好的分散，使固體粒子（如催化劑）在液相中均勻的懸浮，使不相溶的一物質(zhì)與另一物質(zhì)充分融合，并可以強化相間的傳質(zhì)、傳熱。
本實例以常規(guī)泥漿攪拌機為例，對泥漿攪拌機在攪拌過程中兩相相溶的過程進行仿真，得出流場分布，通過模擬的攪拌槳的流場分布及壓強分布，進而求得對整個攪拌機產(chǎn)生的影響。
泥漿攪拌機分為兩個進口，一個出口，其中一個進口為空氣，一個進口為泥漿，出口為混合物。
1、調(diào)出流體分析與結(jié)構(gòu)分析模塊。
2、導(dǎo)入模型，進行模型前處理，首先通過Fill操作填充出流體域，填充的方法有兩種，一種是正向填充，就是填充出的模型即為流體域；另一種為逆向填充，填充后，通過布爾減操作去除填充域內(nèi)部的固體結(jié)構(gòu)，即為流體域。
3、流體域與固體域均處理結(jié)束后，對所有域進行命名處理，入口、出口、耦合面及壁面進行命名，其中耦合面分為固體的壁面與流體域的壁面。
4、命名完壁面后進入模型前處理，劃分CFD網(wǎng)格，分別對固體域與流體域進行網(wǎng)格劃分，這里的CFD網(wǎng)格要求要比結(jié)構(gòu)網(wǎng)格要求要高，具體有問題可以私下再與我交流。
5、雙擊setup,進入Fluent求解器，這里按照下圖進行設(shè)置，其余保持默認即可。
6、進入Fluent求解界面，首先檢查CFD網(wǎng)格，看是否出現(xiàn)負體積，如果存在，需要重新回去劃分網(wǎng)格，如果沒有，繼續(xù)設(shè)置溫度單位。
展開 基于Ansys Fluent和Mechanical的血管穩(wěn)態(tài)流固耦合模型
流固耦合在醫(yī)學(xué)中也會被用到，本次小編為大家?guī)磲槍θ嗽煅軆?nèi)血液流動的仿真實例。
在開物云平臺上找到Workbench，點擊進入
在左側(cè)的Toolbox中找到對應(yīng)的模塊：Fluid Flow(Fluent)和Static Structure。
雙擊“Geometry”，進入建模功能。
文件-打開-找到保存的模型文件
退回到主界面，在fluid flow(Fluent)中找到mesh,雙擊該圖標
在Outline下依次找到Project-Model-Geometry，Geometry下由兩部分組成，其一是血管，其二是血液。由于這部分仿真對象是流體部分，因此找到血管部分，右鍵這個部分，出現(xiàn)上圖所示的菜單，找到其中的Suppress body，點擊，就能抑制血管部分
現(xiàn)在需要將流體部分（也就是血液）進行網(wǎng)格劃分。同樣在Outline-Project-Model中找到mesh功能，右鍵mesh，彈出如圖所示菜單欄，點擊“Generate Mesh”，就能得到網(wǎng)格文件。可以看到，自動劃分的網(wǎng)格質(zhì)量比較低，而Fluent對于網(wǎng)格密度要求比較高，因此還需要對該網(wǎng)格的尺寸進行改良
在Outline中有“Details of Mesh”，找到Defaults中的Element Size，輸入網(wǎng)格的尺寸。
展開 
ANSYS Mechanical + Fluent在流固耦合中的高級應(yīng)用培訓(xùn)班
培訓(xùn)內(nèi)容：
第一天
Workbench下流固耦合方法介紹
單向流固耦合案例
系統(tǒng)耦合分析（第一部分）
系統(tǒng)耦合分析（第一部分）
雙向流固耦合案例
系統(tǒng)耦合分析（第二部分）
第二天
系統(tǒng)耦合分析（第一部分）
系統(tǒng)耦合調(diào)試
系統(tǒng)耦合分析（第四部分）
流-固-熱耦合分析案例
靜態(tài)數(shù)據(jù)傳遞
答疑Q&A
培訓(xùn)講師： ANSYS認證工程師
收費標準： ￥4000/人，包括培訓(xùn)費、資料費、書籍費、證書費和上機費（學(xué)員食宿自理）
電腦：學(xué)員自帶筆記本為主，ANSYS公司提供12臺電腦
上課時間：2016年11月9日-10日（上午9點-12點，下午2點-5點）
上課地點：ANSYS原廠深圳分公司：深圳市福田區(qū)金田路4028號榮超經(jīng)貿(mào)中心1009
點擊下載ANSYS仿真高級培訓(xùn)班報名回執(zhí)表
報名方式：填寫報名回執(zhí)表發(fā)送Email或傳真至深圳分公司（0755-82550670）
深圳聯(lián)絡(luò)人：莊百興 18675506525 baixing.zhuang@ansys.com，0755-82552976
特別優(yōu)惠：
團體報名：￥3200元/人（3人及以上）；5人報名，1人免單
ANSYS老用戶：￥3200元/人
在維護期內(nèi)的用戶：￥2400元/人
提前2周報名并付款，在上述三條基礎(chǔ)上再優(yōu)惠￥200元/人
展開 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(xué)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(gòu)成流固耦合計算方案。由于本人對于APDL的耦合計算應(yīng)用較少，因此本次不打算討論APDL在流固耦合上的應(yīng)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(yīng)力計算，或計算流體載荷在固體上產(chǎn)生的應(yīng)力。一般來說這種計算都是基于固體小變形假設(shè)，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(yīng)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(yīng)用于流體作用于固體變形耦合強烈的領(lǐng)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(dǎo)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(yīng)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 淺談流固耦合：幾個基礎(chǔ)問題及解決相關(guān)問題的軟件基于MpCCI的Abaqus和Fluent流固耦合案例
作為流流合版塊的版主，我感到慚愧。因為我?guī)缀蹙蜎]真正應(yīng)用流固耦合做過工程。第一次應(yīng)用流固耦合還要追溯到做碩士畢業(yè)論文的時候，當(dāng)時做的是高壓水射流切割，屬于一個大課題中的小項，主要用的軟件是fluent。
但是利用fluent是沒辦法計算射流的切割效果的，流體軟件只能計算流場參數(shù)（壓力、速度、溫度等），對于應(yīng)力計算實在是力不從心。我不知道導(dǎo)師是從哪里聽來的風(fēng)聲，說讓使用mpcci將fluent與abaqus耦合計算固體變形乃至斷裂。當(dāng)時也是初生牛犢不怕虎，老師說用那就用唄，于是開始關(guān)注固體計算，關(guān)注abaqus，關(guān)注mpcci。然而現(xiàn)實是殘酷的，流體與固體采用不同的計算網(wǎng)格（流體用歐拉網(wǎng)格，固體采用拉格朗日網(wǎng)格），對于斷裂的問題，單純采用abaqus勉強可算，然而耦合上流體之后，通常計算會以出現(xiàn)負體積而告終。
多次的失敗終于磨滅了導(dǎo)師的耐心，于是項目轉(zhuǎn)而采用LS-DYNA的ALE進行解決，而我的畢業(yè)論文，則徹底的舍棄了這一部分。搞射流的自然離不開噴嘴的設(shè)計，在研究射流噴嘴結(jié)構(gòu)在高壓流體作用下的材料行為，于是又涉及到了流固耦合問題，這次很幸運，雖然壓力很高，然而壓差并不大，噴嘴的變形處于彈性小變形階段，我采用workbench中的CFX+ANSYS mechanic圓滿的完成了任務(wù)，計算的是雙向流固耦合，雖然到現(xiàn)在也不敢去評判計算結(jié)果的準確性，但好歹也是計算完畢，順利的通過了畢業(yè)答辯。
說起流固耦合，其實包含的范圍很寬。我們做流體，其實就包含了流場、溫度場、組分場等的計算。
流固耦合包含的以下幾類問題：
(1) 單向流固耦合。通常是忽略固體變形對流場的影響。
(2) 雙向流固耦合。考慮流場對固體變形的影響，同時也要考慮固體形變對流場的影響。計算量很大，而且很難收斂。
(3) 熱應(yīng)力計算。
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(cè) ￥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(cè)
