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Simdroid中耦合仿真獲得的變壓器油流速分布云圖和流線圖Simdroid耦合仿真得到流體和固體的穩(wěn)態(tài)溫度分布電力變壓器流熱耦合仿真的結(jié)果在工程實(shí)踐中有兩個(gè)主要用途：一是通過傳感器獲得變壓器油出口和變壓器外殼等位置的實(shí)際監(jiān)測(cè)溫度，工程師可結(jié)合仿真在正常工況時(shí)實(shí)時(shí)掌握變壓器的運(yùn)行情況，在非正常工況時(shí)做出預(yù)警或檢修等判斷；二是開展設(shè)備部件運(yùn)行性能參數(shù)的分析，如絕緣油和絕緣紙老化性能等

2.血泵熱流耦合溫度場(chǎng)仿真 血泵各部分與血液的接觸面存在對(duì)流換熱，考慮到兩者的耦合關(guān)系，流體仿真時(shí)需要把固體以及固體熱源加入到流體仿真軟件中

產(chǎn)品焊腳示意圖以及溫度場(chǎng)仿真結(jié)果利用LS-DYNA軟件對(duì)熱風(fēng)焊工裝及產(chǎn)品進(jìn)行建模，調(diào)用不可壓縮計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（ICFD）流體仿真模塊，并耦合熱以及結(jié)構(gòu)模塊，實(shí)現(xiàn)流-固-熱多物理場(chǎng)耦合仿真，在模型中對(duì)熱空氣流體及其環(huán)境件進(jìn)行分析，獲得模型各處流體流動(dòng)狀態(tài)、塑料產(chǎn)品焊腳的熱分布等結(jié)果。

本文將利用積鼎通用流體仿真軟件VirtualFlow對(duì)水平冷板的共軛換熱進(jìn)行模擬，主要涉及相變過程的流動(dòng)和傳熱傳質(zhì)問題，通過分析為高熱流電子設(shè)備散熱設(shè)備設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。仿真過程將用到VirtualFlow自主開發(fā)的熱限制相變模型和流固耦合模型。

在流固耦合問題中，需要將流體域中的基本方程以及結(jié)構(gòu)域的動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行聯(lián)立求解。交界面處應(yīng)滿足流體與固體的位移、熱流量、溫度、應(yīng)力等相等。無(wú)人機(jī)葉片雙向流固耦合分析采用多面體網(wǎng)格對(duì)流體域劃分網(wǎng)格，四面體網(wǎng)格對(duì)固體域劃分網(wǎng)格，流體域的求解采用有限體積法，固體域的求解采用有限元法。

方案總結(jié)本軟件可以對(duì)流體回路的部件及換熱器等進(jìn)行微觀的氣液兩相、單相、流固耦合等模擬仿真計(jì)算，提取所仿真的物理現(xiàn)象及趨勢(shì)，并與理論計(jì)算比較驗(yàn)證。以用戶提供的某型熱管物理參數(shù)為輸入，可以仿真計(jì)算該型熱管隨著功率變化的瞬態(tài)溫度變化趨勢(shì)，仿真獲得的結(jié)果與用戶提供的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，趨勢(shì)一致。相變和瞬態(tài)計(jì)算的精度和收斂性，一直以來都是流體仿真的難點(diǎn)。

； 對(duì)于運(yùn)動(dòng)機(jī)械而言，考慮到瞬態(tài)流場(chǎng)可能引起的熱應(yīng)力、噪聲、振動(dòng)仿真分析，需要加載隨時(shí)間變化的壓力和溫度（或熱流密度）分布，進(jìn)行非定常的流固耦合分析，是許多客戶關(guān)注的問題。

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.

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，稱為雙向耦合，在STAR-CCM+中，雙向耦合FSI問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。

模型簡(jiǎn)介：考慮熱流固-損傷耦合效應(yīng)，本案例建立了水力裂縫擴(kuò)展模型，假設(shè)材料楊氏模量和抗拉強(qiáng)度滿足weibull分布，邊界施加應(yīng)力條件，可運(yùn)用于如下場(chǎng)景：1、干熱巖儲(chǔ)層壓裂，流體介質(zhì)可選擇水和二氧化碳，實(shí)現(xiàn)壓裂過程裂縫動(dòng)態(tài)擴(kuò)展模擬；2、干熱巖儲(chǔ)層采熱開發(fā)，分析熱流固-損傷耦合效應(yīng)對(duì)采熱的影響；3、深部頁(yè)巖儲(chǔ)層壓裂，實(shí)現(xiàn)水和二氧化碳?jí)毫蚜芽p擴(kuò)展模擬；4、其他熱流固耦合問題。

具體如下圖所示：圖6 泵蓋外表面對(duì)流換熱邊界圖7 泵蓋內(nèi)腔表面壓力載荷圖8 泵蓋凸起孔集中力載荷4.計(jì)算結(jié)果分析4.1 計(jì)算分析設(shè)置對(duì)于泵蓋的熱結(jié)構(gòu)耦合仿真分析，需建立穩(wěn)態(tài)熱仿真分析類型和熱結(jié)構(gòu)耦合仿真分析類型，并需首先計(jì)算泵蓋穩(wěn)態(tài)熱工況，然后才能計(jì)算其熱結(jié)構(gòu)耦合仿真分析。

圖 3：散熱器和冷凝器前面的反向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇結(jié)果完全耦合的 CHT 仿真在空氣動(dòng)力學(xué)性能和熱管理預(yù)測(cè)方面都提供了高度逼真的結(jié)果。圖 4 顯示了汽車的外部空氣動(dòng)力學(xué)，顯示了汽車周圍的壓力分布和流線。車輪前的壓力分布清楚地顯示了車底流動(dòng)的復(fù)雜性，這對(duì)車身底部的熱預(yù)測(cè)有很強(qiáng)的影響，這也是這里采用全耦合 CHT 仿真的原因。

?固體本身的變形量很小，可以認(rèn)為是剛體，但是整體產(chǎn)生比較大的位移，可以采用CFD耦合MBD多體動(dòng)力學(xué)分析，也屬于雙向耦合。以上幾種分析都可以在SimLab模塊中完成，流固交界面的耦合數(shù)據(jù)在后臺(tái)傳遞，無(wú)需用戶編輯腳本。TFSI模型的計(jì)算代價(jià)最小，通常用于流體靜載荷或溫度梯度引起的固體小變形，例如汽車排氣管的熱應(yīng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)水套的熱應(yīng)力，車燈的熱應(yīng)力等等場(chǎng)景。

本案例驗(yàn)證了INTESIM多物理場(chǎng)仿真模塊中的電磁-熱耦合仿真功能，對(duì)渦流場(chǎng)分析和熱場(chǎng)分析及耦合仿真進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，能夠?yàn)閺V大用戶在電器領(lǐng)域中的電磁場(chǎng)、熱場(chǎng)耦合仿真應(yīng)用提供可行方案。 文章來源: 英特仿真INTESIM

隨著計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)于類似的問題已經(jīng)可以通過應(yīng)用專業(yè)的有限元軟件建立三維流固耦合仿真模型來進(jìn)行仿真研究。Kim J[2]使用商業(yè)軟件對(duì)壓縮機(jī)的閥片動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了2D流固耦合分析，得到二維的溫度和速度矢量分布及閥片的升程曲線，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比。Kim H[3]通過外部軟件導(dǎo)入Nastran格式的4節(jié)點(diǎn)和6節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格，對(duì)壓縮機(jī)排氣過程進(jìn)行了3D流固耦合仿真，并對(duì)排氣閥片進(jìn)行了仿真優(yōu)化。

本案例設(shè)計(jì)建立了一紅外加熱爐，并對(duì)模型進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化處理，基于COMSOL軟件的多物理場(chǎng)耦合相關(guān)模塊，仿真了爐內(nèi)物體的加熱和冷卻過程。模型圖和仿真結(jié)果如下所示： 感興趣的朋友，歡迎交流合作！

FSI)，屬于單向耦合； 瞬態(tài)流動(dòng)引起固體大變形，并反饋給流場(chǎng)，也叫DC-FSI (Direct Coupling FSI)，屬于雙向耦合。

在數(shù)值仿真領(lǐng)域FSI概念擴(kuò)展到一般性的CFD模型和FEA模型的數(shù)據(jù)交換問題。 FSI真實(shí)案例：大橋與風(fēng)場(chǎng)組成了耦合系統(tǒng)，大風(fēng)產(chǎn)生了一定頻率的卡門渦脫落，這個(gè)頻率與耦合系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)固有頻率相近，使系統(tǒng)發(fā)生了共振，大橋劇烈晃動(dòng)直至崩塌。

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，可通過自建高性能并行集群仿真平臺(tái)， 利用OpenFOAM開源軟件進(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)。