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本文將執行一個單向流固耦合分析流程，先在Hypermesh前處理器進行流體域的建立和CFD網格劃分，然后導入至Fluent求解器進行流場計算，得到流體與固體界面的壓強信息，隨后將Fluent中計算得到的壓力信息映射至結構網格上，并使用Optistruct求解器進行結構力學分析。

在對齒輪泵進行流場仿真計算時，通常會遇到三個方面的問題：1）嚙合間隙如何處理？2）劃分什么樣的網格？ 3）動網格如何設置？ 下面介紹如何使用ANSYS Fluent軟件解決這三方面問題，順利的實現齒輪泵動態流場的仿真。

本文采用三維滑移網格對某款空氣炸鍋的內部流場進行了數值模擬，對使用CFD進行炸鍋內流場分析進行了嘗試，計算了達到穩態時炸鍋內部的速度場、渦量場和湍流動能，同時研究了風扇在一個旋轉周期內不同截面變量的變化過程。

本案例利用Fluent對護衛艦經典模型SFS2進行靜態流場計算。本文僅計算了來流速度為20.6m/s的工況，計算結果與相關實驗較為接近。1 workbench 設置1.1 選擇流體流動（帶有Fluent 網格劃分功能的Fluent）2 SCDM 設置2.1 導入幾何下圖為SFS2幾何結構圖。下圖為計算域幾何圖。

在葉片的頂部與外殼之間有0.1mm的間隙。由于葉輪高速旋轉，為了提高計算結果的準確性，將內部流場分為三部分：先導流場、葉輪流場和后方流場。這三部分均采用了非結構化的四面體網格，總網格數為12,549,766。壓力出口用作邊界條件。

完成幾何修復后，進入計算域定義階段。采用Enclosure功能構建長方體外流場域，其邊界距離無人機表面需保持一定長度以消除邊界效應。對于包含發動機進氣道的內流場，需封閉進排氣口形成獨立流體域。此時通過在機身內部指定流體域標記點，結合Wrap功能生成包裹網格，該過程需調整包裹增長率至1.3以避免機翼尖端（厚度僅0.8mm處）的網格穿透現象。

通常在一般速度的管流和外流計算中，Operating Pressure采用101325Pa；但在可壓縮流體的計算中，為了減小舍入誤差，使用0。 在邊界條件的設置上，首先把xmax和xmin兩個外流域面的改變為對稱面。之后需要給來流面zmax設置邊界條件。根據外氣動相關理論，有如下公式。其中p0、T0分別為來流上游的總壓、總溫。γ為空氣絕熱指數，取1.4。

1.2幾何建模和流場計算域建立 本案例風扇外徑為384mm，輪轂直徑為140mm，輪轂比為0.365，8扇葉均勻分布，外流場建模充分考慮到進氣試驗標準，入口區長度至少為入口處管道直徑的六倍；而出口區的長度則應保證至少為出口位置管道直徑的十倍；至于旋轉流體區，是指包含了風扇本體以及周圍流場的圓柱體區域，應當保證其尺寸盡量靠近風扇葉片的直徑，最終風扇模型和外流場模型分別如下圖所示。

<p>本案例基于COMSOL軟件仿真了一容器內進口和出口交替變換下的流場變化動態分布，如圖所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202208/bf0e5369acbc46169ba15018fd074cac.gif" alt="Untitled.gif"></p><p>感興趣的朋友，歡迎交流模型</p><p><br></p>

圖4 外流場整體示意圖 圖5 內流域局部網格示意圖 1.3計算模型建立 將網格導入到fluent當中就行求解設置，采用壓力基穩態求解器來進行求解計算，首先檢查一下網格，保證最小網格尺寸大于0，之后檢查一下網格尺寸與實際情況的符合情況。

本文工作要借助通用的網格生成軟件FLUENT MESHING生成計算區域內的網格。該類型的網格尺度容易控制，對復雜外形和不規則壁面邊界的適應性強，有助于后續的流場計算結果的收斂性。劃分網格需建立相應的遠場邊界面、地面以及葉片表面分區。遠場形狀的選取與目標體的幾何拓撲形狀相關，應盡量保證相似性。遠場和葉片的距離應相對足夠大以避免遠場對近壁面區的影響。

?流固交界面的網格不要求節點一一匹配，但是如果流體側和固體側的網格尺寸差太多，可能會造成數據映射的誤差。?P-FSI和DC-FSI的流體都要求是瞬態計算，估算時間步長，既要滿足振動最高頻率的要求，還要滿足一個時間步內網格變形量不能過大（否則造成CFD網格負體積而發散）。?避免在一個時間步內傳遞很大的力給OptiStruct，或反之，在一個時間步內傳遞很大的位移給AcuSolve。

在對齒輪泵進行流場仿真計算時，通常會遇到三個方面的問題：1）嚙合間隙如何處理？2）劃分什么樣的網格？3）動網格如何設置？下面介紹如何使用ANSYS Fluent軟件解決這三方面問題，順利的實現齒輪泵動態流場的仿真。本文所選取的實例模型如圖1所示，主要包含內齒圈、齒輪軸、月牙隔板、泵殼等部件。

圖2.2 彈殼及裝藥模型 將彈頭殼體與裝藥裝配到位后需要在其外部建立外流場區域，即外部空氣域，使用workbench里面的建模軟件在彈頭外部生成外流場。如圖2.3所示。 圖2.3 彈頭外流場區域建立 2.2模型前處理 將建好外流場區域的彈頭及流體區域模型導入mesh進行前處理。彈頭殼體以及裝藥網格劃分如圖2.4所示。

本文針對這一難題提供了仿真方面的解決途徑，下面展示的是基于fluent重疊網格制作的傾轉旋翼無人機算例，內容包含了幾何模型文件、網格文件和全部計算所需文件，還錄制了全程操作視頻可供學員跟著視頻逐步學習。

軟件會自動創建接觸，無需單獨設置即可，流場會自動識別為接觸面。 關閉該模塊進入fluent模塊，雙擊對應模塊即可進入流體模塊。 3. 求解設置與邊界條件材料屬性與求解器配置材料庫設置，在Fluent中雙擊空氣材料（Air），可以設置對應材料屬性。