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近年來(lái)，眾多學(xué)者為定量表征煤層氣開(kāi)采中復(fù)雜的氣-固耦合過(guò)程已建立了一系列數(shù)值模型，然而涉及微波電磁-熱耦合效應(yīng)的煤儲(chǔ)層滲透率模型罕有報(bào)道。

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.

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)，并能與理論計(jì)算比較驗(yàn)證。2. 解決方案及優(yōu)勢(shì) 主要算法和計(jì)算流程軟件具備在含有不凝性氣體的工質(zhì)中計(jì)算蒸發(fā)及冷凝相變的能力，適用于蒸發(fā)器、冷凝器等存在不凝性氣體的設(shè)備的相變計(jì)算。

求解器采用全耦合隱式算法，采用自動(dòng)(牛頓)非線性方法終止。圖2 參數(shù)變量設(shè)置圖3 幾何模型設(shè)置后處理設(shè)置：后處理主要展示煤層滲透率、CO2，甲烷的壓力、煤層應(yīng)力、位移變化等。具體分析，限于篇幅不在贅述，詳細(xì)分析見(jiàn)文獻(xiàn)。本案例還可以用在CO2地質(zhì)封存,無(wú)抽采瓦斯分析中，以及其他相關(guān)案列中。歡迎大家交流學(xué)習(xí)。

對(duì)有限元模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，需要考慮結(jié)構(gòu)模型的慣性、剛度和阻尼特性。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析包含眾多研究?jī)?nèi)容，不同的分析類型對(duì)應(yīng)求解不同形式的方程。在流固耦合問(wèn)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。

針對(duì)上述難點(diǎn)，Ansys基于葉輪機(jī)專用氣動(dòng)仿真軟件CFX和結(jié)構(gòu)仿真軟件Mechanical，在Workbench平臺(tái)下采用CFX + Mechanical雙向流固耦合方法對(duì)整個(gè)時(shí)域歷程下的葉片流動(dòng)和振動(dòng)耦合狀況進(jìn)行高效、高精度仿真分析。該解決方案操作流程簡(jiǎn)明、計(jì)算精度高，是目前商業(yè)軟件中較為成熟的雙向流固耦合解決方案，適合于對(duì)跨音、大展弦比風(fēng)扇/壓氣機(jī)葉片進(jìn)行雙向流固耦合仿真分析。

圖 2 翼傘氣室流固耦合仿真網(wǎng)格模型 本文采用 S-ALE 求解方法對(duì)流固耦合模型進(jìn)行仿真計(jì)算，S-ALE 方法與傳統(tǒng) ALE 方法的基本理論相同，均包括了映射過(guò)程的對(duì)流輸運(yùn)、界面重構(gòu)和歐拉流場(chǎng)與拉格朗日結(jié)構(gòu)相互作用的流固耦合過(guò)程。

； 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(wèn)題。

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(guò)程裂縫動(dòng)態(tài)擴(kuò)展模擬；2、干熱巖儲(chǔ)層采熱開(kāi)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(wèn)題。

Silva J[4]利用CFX+ANSYS Mechanical模塊，實(shí)現(xiàn)某壓縮機(jī)的吸氣閥片流固耦合仿真，并對(duì)其在不同開(kāi)度下的閥片應(yīng)力情況進(jìn)行了分析。武守飛、韓寶坤[5-8]等人使用STAR-CD及Fluent實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)閥組的流固耦合仿真，并對(duì)閥片運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了分析。譚琴、宋明毅[9-12]等人則對(duì)轉(zhuǎn)子式和微型壓縮機(jī)的簧 片閥組進(jìn)行了流固耦合仿真分析，得到了不同工況下閥片的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

CFD中氣固兩相流模擬仿真 此外，CFD 在傳熱傳質(zhì)分析中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。對(duì)于強(qiáng)放熱或強(qiáng)吸熱反應(yīng)，CFD 可精確計(jì)算氣固相間傳熱系數(shù)、傳質(zhì)系數(shù)，模擬熱量與質(zhì)量的傳遞路徑。通過(guò)優(yōu)化冷卻 / 加熱裝置布局，能實(shí)現(xiàn)床層溫度的均勻控制，避免因溫度波動(dòng)導(dǎo)致的催化劑失活問(wèn)題。

以一個(gè)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁u輪二級(jí)導(dǎo)向葉片及內(nèi)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的流熱耦合結(jié)果為例，其中考慮了冷氣沿程的沖擊換熱、肋片強(qiáng)化冷卻、空氣預(yù)旋、盤(pán)腔風(fēng)阻、篦齒射流等一系列復(fù)雜流動(dòng)與換熱現(xiàn)象的相互耦合影響。空氣系統(tǒng)仿真在準(zhǔn)確提供轉(zhuǎn)子盤(pán)腔內(nèi)部氣流流動(dòng)信息的同時(shí)，還有助于更精確地進(jìn)行零部件冷卻效果、溫度場(chǎng)分析。這對(duì)提升渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)性能、壽命，保障渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)提供了有力支撐。

同時(shí)LS-DYNA在多物理場(chǎng)耦合方面也非常的友好，耦合效果和精度也較高。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。

?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(chē)排氣管的熱應(yīng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)水套的熱應(yīng)力，車(chē)燈的熱應(yīng)力等等場(chǎng)景。

流固熱耦合與機(jī)械潤(rùn)滑雙輪驅(qū)動(dòng)，完善航發(fā)仿真技術(shù)矩陣除燃燒室與壓氣機(jī)外，積鼎科技還針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪、火焰筒、航電系統(tǒng)等關(guān)鍵部件，推出流固熱耦合與機(jī)械潤(rùn)滑仿真解決方案，進(jìn)一步完善了航發(fā)全系統(tǒng)仿真技術(shù)矩陣，為發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理與機(jī)械可靠性提升提供有力保障。

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。

擅長(zhǎng)Abaqus流固耦合、非線性分析、沖擊、毀傷失效仿真、熱固耦合分析、優(yōu)化等。作為技術(shù)鄰工科科普達(dá)人、年度影響力人物，他長(zhǎng)期致力于有限元與流固耦合的高級(jí)應(yīng)用與科普，發(fā)布眾多趣味科普仿真案例，善于將復(fù)雜的仿真技術(shù)問(wèn)題解構(gòu)，通過(guò)生動(dòng)案例結(jié)合工程實(shí)踐場(chǎng)景更利于學(xué)員快速學(xué)習(xí)吸收。有豐富的Abaqus軟件教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，線下培訓(xùn)千余人次，線上培訓(xùn)萬(wàn)余人次。