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本求解器是 LS-DYNA 中第一個(gè)應(yīng)用新的體網(wǎng)格劃分器，它只需將流體域邊界的高質(zhì)量表面網(wǎng)格作為輸入，然后由 程序自動(dòng)生成體網(wǎng)格。另外，在隨著不可壓縮流的時(shí)間推進(jìn)期間，求解器將自適應(yīng)地重新網(wǎng)格化輸入求解器 特點(diǎn)。網(wǎng)格劃分器的另一個(gè)重要特征是能夠創(chuàng)建邊界層網(wǎng)格。當(dāng)在流體壁附近計(jì)算剪切應(yīng)力時(shí)，這些各向異性邊界層網(wǎng)格是模型求解關(guān)鍵。

實(shí)施浸沒(méi)邊界法 浸入邊界法是用于模擬和分析結(jié)構(gòu)周圍流體運(yùn)動(dòng)和變形的計(jì)算技術(shù)。在飛機(jī)設(shè)計(jì)中，浸入邊界法可以通過(guò)以下步驟來(lái)分析流固耦合。 浸沒(méi)邊界法模擬 定義幾何 定義流體和結(jié)構(gòu)組件的幾何形狀。

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。 排氣歧管的TFSI分析案例AcuSolve模型的管路入口為高溫高壓氣體，管路出口為大氣壓和環(huán)境溫度，管路外壁面是自然對(duì)流散熱邊界。

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(wèn)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(mén)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。

通過(guò)對(duì)比內(nèi)外轉(zhuǎn)子間流體域某一截面速度和壓力得出：在吸油區(qū)域計(jì)算得到的負(fù)壓CFD大于FSI，計(jì)算得到的速度CFD小于FSI；在排油區(qū)計(jì)算得到的正壓力CFD大于FSI，計(jì)算得到的速度CFD小于FSI的結(jié)果。在內(nèi)外轉(zhuǎn)子與流體耦合界面某點(diǎn)處CFD的壓力隨時(shí)間的波動(dòng)值均大于FSI的壓力值。

流固交界面的網(wǎng)格不要求節(jié)點(diǎn)一一匹配，但是如果流體側(cè)和固體側(cè)的網(wǎng)格尺寸差太多，可能會(huì)造成數(shù)據(jù)映射的誤差。 P-FSI和DC-FSI的流體都要求是瞬態(tài)計(jì)算，估算時(shí)間步長(zhǎng)，既要滿足振動(dòng)最高頻率的要求，還要滿足一個(gè)時(shí)間步內(nèi)網(wǎng)格變形量不能過(guò)大（否則造成CFD網(wǎng)格負(fù)體積而發(fā)散）。

使用適當(dāng)?shù)?FSI 算法（例如 ALE*、CEL* 或 IBM*）。 *ALE - 任意拉格朗日-歐拉*CEL - 耦合歐拉-拉格朗日*IBM - 浸沒(méi)邊界法 使用 Delaunay 細(xì)化網(wǎng)格生成優(yōu)化 CFD 中的 FSI 模擬 Delaunay 細(xì)化是捕獲流體-表面相互作用的復(fù)雜細(xì)節(jié)的有效方法。

此 LS-DYNA 仿真顯示了使用弱/松散/顯式 FSI 的簡(jiǎn)單 FSI 耦合問(wèn)題。 剛性圓柱體在 Y 方向上有規(guī)定的位移。 五秒后，入口速度邊界條件被觸發(fā)，將氣缸向右推動(dòng)。 由于耦合松散，因此兩個(gè)求解器保留了自己獨(dú)立的時(shí)間步長(zhǎng)，并且固體力學(xué)求解器以顯式方式運(yùn)行。 FSI 使用邊界擬合方法。 流體網(wǎng)格必須與結(jié)構(gòu)有邊界。 網(wǎng)格不必重合，但幾何形狀必須保持接近。

一般情況下，FSI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(wèn)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。

在* CONSTRAINED _ LAGRANGE _ IN _ SOLID中，需要指定CTYPE = 5以激活該段修改算法。在新的* ALE _ STRUCTURED _ FSI中，這個(gè)過(guò)程一直處于開(kāi)啟狀態(tài)，不需要標(biāo)志。

?切換單向流體結(jié)構(gòu)相互作用(One-way)與雙向流體結(jié)構(gòu)相互作用 (Two-way FSI)：雙向流體結(jié)構(gòu)相互作用需要應(yīng)力(Stress)授權(quán)才可使用，雙性流體結(jié)構(gòu)相互作用會(huì)考慮網(wǎng)格變形這個(gè)因素，因此模擬更為精準(zhǔn)但也較費(fèi)時(shí)，使用者可以利用不同的充填體積區(qū)間。 ?設(shè)定型芯偏移邊界條件：利用邊界條件頁(yè)簽的固定拘束精靈來(lái)設(shè)定型芯偏移分析的邊界條件。

流固耦合（FSI）是流體流動(dòng)與固體結(jié)構(gòu)的相互作用。想象一下讓渦輪葉片旋轉(zhuǎn)起來(lái)的一陣風(fēng)、在波浪中行駛的船體或急速掠過(guò)F1賽車前擾流板的氣流。只要流體和結(jié)構(gòu)相遇，就會(huì)發(fā)生流固耦合 (FSI)。

利用此功能對(duì)進(jìn)出口流體域進(jìn)行拉伸，進(jìn)出口拉伸距離分別為1m和3m。最終體網(wǎng)格如下圖：（5）在新創(chuàng)建區(qū)域的邊界上對(duì)入口、出口、壁面和對(duì)稱邊界條件進(jìn)行定義。入口為速度進(jìn)口，出口為壓力出口，拉伸的遠(yuǎn)場(chǎng)壁面設(shè)置為對(duì)稱平面邊界條件。進(jìn)口流體速度 VA作為流體域中的一個(gè)初始條件。在此穩(wěn)態(tài)模擬中，使用兩個(gè)場(chǎng)函數(shù)J 和 i 來(lái)指定J 值的范圍。場(chǎng)函數(shù) i 指定J 值變化的迭代。

然而，由于這種所謂經(jīng)典流體動(dòng)力學(xué)的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有明顯的矛盾——尤其是關(guān)于管道和渠道中壓力損失這個(gè)非常重要的問(wèn)題，以及關(guān)于在流體中運(yùn)動(dòng)物體的阻力問(wèn)題——這就是達(dá)朗伯佯謬。正因?yàn)檫@樣，注重實(shí)際的工程師為了解決在技術(shù)迅速發(fā)展中所出現(xiàn)的重要問(wèn)題，自行發(fā)展了一門(mén)高度經(jīng)驗(yàn)性學(xué)科，即水力學(xué)。水力學(xué)以大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，而且在方法上和研究對(duì)象上都與理論流體動(dòng)力學(xué)大不相同。

背景管道輸送在工業(yè)和工程中起到重要作用，近年來(lái)，這一課題已發(fā)展成為一個(gè)分析流體-結(jié)構(gòu)相互作用（FSI）的動(dòng)力學(xué)模型，在航空航天、空氣動(dòng)力學(xué)、船舶運(yùn)動(dòng)、醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。基于FSI的仿真模擬可以用于研究管道輸送的動(dòng)力特性和穩(wěn)定性，得到管道的固有頻率，幫助提高管道輸送的可靠性。

將多個(gè)物理場(chǎng)的自由度放在同一個(gè)大型剛度矩陣中，在一個(gè)求解器里同步迭代求解。適用于物理場(chǎng)之間相互作用強(qiáng)、必須實(shí)時(shí)反饋的場(chǎng)景（如壓電效應(yīng)）。精度極高，但極度消耗計(jì)算資源。 流固耦合 FSI (Fluid-Structure Interaction) 工程中最常見(jiàn)的一類耦合。流體的流動(dòng)產(chǎn)生壓力使固體發(fā)生變形，而固體的變形又反過(guò)來(lái)改變了流體的流場(chǎng)（如風(fēng)機(jī)葉片形變、橋梁風(fēng)振）。

問(wèn)題在于該邊界層的厚度以及它如何影響流動(dòng)和流體系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 CFD 模擬使邊界層分析更容易，即您可以可視化流速和壓力分布，計(jì)算 CFD 中的邊界層厚度，并優(yōu)化流體系統(tǒng)以獲得最大效率。 邊界層厚度 邊界層是指在流動(dòng)過(guò)程中靠近接觸表面存在的薄層流體。邊界層的形成可以歸因于表面和流體之間存在摩擦。摩擦減慢了正常的流體流動(dòng)速度，并形成了一個(gè)低速區(qū)——邊界層。

模型文件在分享案例文件中給出。3 主要關(guān)鍵字 包括S-ALE關(guān)鍵字的使用，及二分之一邊界條件的設(shè)置（其他對(duì)稱邊界條件的設(shè)置以此類推），同時(shí)還包含侵徹過(guò)程中侵蝕單元的接觸設(shè)置。

薄層內(nèi)垂直壁面方向，流體速度逐漸增大。這句話看起來(lái)，好像懂了，又好像沒(méi)懂，咱們逐字分析。“流體流過(guò)固體表面”說(shuō)明流體力學(xué)研究中所指的邊界層是發(fā)生在流體和固體交界面之間（這個(gè)邊界層是在流體和固體交界面之間），那么比如一杯水，上面是空氣，這是流體和流體的交界面，當(dāng)前研究中就不列入邊界層的概念。然后粘性，啥意思？流體力學(xué)中說(shuō)的流體粘性是指流體阻礙自身流動(dòng)的一種特性。