流固耦合过程_教程

湖南大学先进动力

流固耦合过程（仅耦合热边界）

准备软件：

¾AVL-FIRE

¾Hypermesh（用于划分和处理网格）¾ABAQUS（熟悉inp文件结构和语句）¾MSC-Patran

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以AVL-FIRE安装目录下面简

单例子为例，位于以下目录：

D（安装盘符）:\AVL\FIRE\v（版本号）\exam

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第一步：CFD计算

所有设置与例

子中保持一致

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第一步计算CFD的时候，不需要选上Mesh FEM format，只需指定输出Frequency即可。

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第一步计算完之后会产生

一个htcc 文件，如下图：

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第二步：耦合面网格及固体网格获取为了便于统一坐标位置和热边界插值，不用例子中的FEM 网格。FEM 网格将从CFD 网格（cyl.flm ）中“抽取”，如下图，在Fire 中导出.nas 格式文件。

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在hypermesh中TOOl>faces 板块中把流体网格的外表面抽取，然后删除两端面的面网格

选择全部网格（displayed）即可

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通过3D>elem offset 来获得实体网格

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第三步：映射（mapping ）热边界条件

上一步得到的面网格导出为.nas 文件

（如sur_mesh_for_mapping.nas ）

FIRE 中FEM Interface

中设置如下两图

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保存之后，Start ，next 直到如图所示界面，输入-fem –mode=mapping

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第四步：查看热边界结果（这一步不是必需的，为了

Mapping之后

会产生一个包

含热边界的

inp文件，用

于后续的固体

温度场计算。

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映射距离与用例子比较（用三角形面单元）

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第五步：在MSC-Patran 中做

MPC

注意：这里的面网格节点号和单元号要与前面用来mapping 的面网格对应上，可以在patran 或者

hypermesh 中通过renumber 来实现，固体网格最好也把节点号和单元号

renumber ，记下所有的节点号和单元号，以备后用。之后，导出.inp 文件

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第六步：在ABAQUS 里面施加其他面（不是与CFD

耦合的面）热边界

在ABAQUS 里面赋予外表面统一的热边界条件，这里的数值可以稍后在inp 文件中修改。

之后，导出.inp 文件

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第七步：编辑inp

文件

主文件，其他inp 文件可通过

INCLUDE,INPUT=XXX.inp 来读取。

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inp

文件解释

cylinder_solid_mesh.inp

，此文件为固体网格文

件，里面为节点和单元信

息，注意ELEMENT TYPE

一定为传热单元DC3D8。

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面网格文件

inner_sur_mesh.inp ，此文件为内表面网格文件，里面为节点和单元信息，注意ELEMENT TYPE 一定为传热单元DS4。

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MPC

文件

MPC.inp ，此文件为多点耦合文件，耦合面网格和体网格内表面的温度自由度，用其来沟通面网格和体网格。

自由度号，11自由度为温度自由度

体网格节点号面网格节点号

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热边界条件文件

Inner_Heat_Data.inp，此

文件为热边界条件文件，

从Fire中mapping而来。

换热系数

流体温度

网格序号

温度单位为°C，换热系数单

位为W/mm^2K，换热系数

单位要根据有限元所用单位

体系而改动，可通过编辑>替

换来改动，如0.992E-04替换

为0.992E-01

注意！

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第八步：

查看计算结果

编辑好inp 文件之后，所有inp 文件都放在ABAQUS 工作目录底下，然后提交主文件计算即可，得到温度场如图。

第九步： 导出节点温度，供热应力计算使用
单独显示实体网格
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也可以在主 inp文件中通 过语句来控制 结果输出节点 温度，如输出 fil文件。
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导出实体节点温度，编辑为ABAQUS能识别的格式 （如.inp，.dat格式），第一列为节点号，第二列 为温度值，如下图。以供下一步计算热应力用，且 可以加上其他的机械载荷，这过程省略……
节点序号
温度（°C)
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