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2、熱—固耦合分析熱固耦合的基本思路是先進行熱傳導(dǎo)分析以獲取結(jié)構(gòu)的溫度場，這個溫度場將作為結(jié)構(gòu)分析的載荷的一部分，耦合分析將按照嚴(yán)格的順序進行，通常會先進行熱分析，熱分析影響后續(xù)的結(jié)構(gòu)分析，而結(jié)構(gòu)分析對熱分析則沒有影響。

</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/83a316d345a572189982e29642a3b428.png"></p><p>4 溫度場邊界條件與載荷條件的施加</p><p>采用熱固耦合仿真計算對其進行分析。</p><p>在太陽能板表面施加溫度場，如下圖所示。

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

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)域的動力學(xué)方程進行聯(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。無人機葉片雙向流固耦合分析采用多面體網(wǎng)格對流體域劃分網(wǎng)格，四面體網(wǎng)格對固體域劃分網(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。

本文將利用積鼎通用流體仿真軟件VirtualFlow對水平冷板的共軛換熱進行模擬，主要涉及相變過程的流動和傳熱傳質(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。

這次小編為大家分享一個案例，用簡單的模型來展示熱分析以及熱固耦合分析的流程。

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.

； 對于運動機械而言，考慮到瞬態(tài)流場可能引起的熱應(yīng)力、噪聲、振動仿真分析，需要加載隨時間變化的壓力和溫度（或熱流密度）分布，進行非定常的流固耦合分析，是許多客戶關(guān)注的問題。

模型簡介：考慮熱流固-損傷耦合效應(yīng)，本案例建立了水力裂縫擴展模型，假設(shè)材料楊氏模量和抗拉強度滿足weibull分布，邊界施加應(yīng)力條件，可運用于如下場景：1、干熱巖儲層壓裂，流體介質(zhì)可選擇水和二氧化碳，實現(xiàn)壓裂過程裂縫動態(tài)擴展模擬；2、干熱巖儲層采熱開發(fā)，分析熱流固-損傷耦合效應(yīng)對采熱的影響；3、深部頁巖儲層壓裂，實現(xiàn)水和二氧化碳壓裂裂縫擴展模擬；4、其他熱流固耦合問題。

一般情況下，F(xiàn)SI模擬在運動學(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。進行航空發(fā)動機整機氣熱彈耦合仿真的STAR-CCM+版本為STAR-CCM+ 2206.將航空發(fā)動機整機從冷態(tài)模型計算至熱態(tài)模型后發(fā)動機伸長約1mm。

方案總結(jié)本軟件可以對流體回路的部件及換熱器等進行微觀的氣液兩相、單相、流固耦合等模擬仿真計算，提取所仿真的物理現(xiàn)象及趨勢，并與理論計算比較驗證。以用戶提供的某型熱管物理參數(shù)為輸入，可以仿真計算該型熱管隨著功率變化的瞬態(tài)溫度變化趨勢，仿真獲得的結(jié)果與用戶提供的實驗結(jié)果相比較，趨勢一致。相變和瞬態(tài)計算的精度和收斂性，一直以來都是流體仿真的難點。

隨著計算機及軟件技術(shù)的快速發(fā)展，對于類似的問題已經(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行仿真研究。Kim J[2]使用商業(yè)軟件對壓縮機的閥片動力學(xué)進行了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，并與實驗值進行對比。Kim H[3]通過外部軟件導(dǎo)入Nastran格式的4節(jié)點和6節(jié)點網(wǎng)格，對壓縮機排氣過程進行了3D流固耦合仿真，并對排氣閥片進行了仿真優(yōu)化。

?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)在后臺傳遞，無需用戶編輯腳本。TFSI模型的計算代價最小，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)動機水套的熱應(yīng)力，車燈的熱應(yīng)力等等場景。

在Simdroid中繪制的典型油浸式電力變壓器二維模型借助Simdroid的多物理場耦合功能，重慶大學(xué)的研究人員可以在界面上輕松完成固體傳熱有限元方法和流體方程有限體積方法的聯(lián)合仿真計算，在電力變壓器模型中實現(xiàn)對含有復(fù)雜絕緣油通道、大量流固耦合邊界的網(wǎng)格自動優(yōu)化和高效耦合迭代。

本案例驗證了INTESIM多物理場仿真模塊中的電磁-熱耦合仿真功能，對渦流場分析和熱場分析及耦合仿真進行應(yīng)用驗證，能夠為廣大用戶在電器領(lǐng)域中的電磁場、熱場耦合仿真應(yīng)用提供可行方案。 文章來源: 英特仿真INTESIM

使用hypermesh聯(lián)合ls-dyna進行金屬切削過程仿真。具體采用SPH-FEM耦合的方法，建立了切削過程的熱固耦合模型，得到應(yīng)力云圖和溫度云圖，有需求的可以下載k文件。

項目介紹對于本田 CR-V SUV 模型的設(shè)計，本田希望獲得詳細(xì)汽車幾何形狀的全耦合熱 3D-CFD RANS 模擬。模擬的主要目的是清楚了解汽車引擎蓋下的所有熱學(xué)方面。需要考慮所有相關(guān)的熱源：發(fā)動機、排氣系統(tǒng)、散熱器、冷凝器和風(fēng)扇。他們需要一種能夠處理大規(guī)模耦合仿真的求解器，同時在一個仿真中考慮外部流動、旋轉(zhuǎn)組件、多孔介質(zhì)、共軛傳熱、熱交換器建模和輻射。

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)在后臺傳遞，無需用戶編輯腳本。

為了更好地了解風(fēng)機的結(jié)構(gòu)及特點，提高風(fēng)機的總體設(shè)計水平與使用效能，可通過自建高性能并行集群仿真平臺， 利用OpenFOAM開源軟件進行計算， 考慮流固耦合方式對風(fēng)機葉片上的氣動載荷進行分析。 下圖為數(shù)值模擬結(jié)果。風(fēng)機在計算域中的示意圖風(fēng)機在計算域中的示意圖風(fēng)機在簡化氣動力下轉(zhuǎn)動效果 流固耦合條件下模擬，可以考慮風(fēng)機塔架、機艙的振動響應(yīng)。