基于ANSYSWorkbench的流固耦合计算研究及工程应用
ANSYS Workbench轴流叶轮机械流固耦合分析实例
ANSYS 14.0中Workbench提供了进行流固耦合（FSI）分析的模块，可以十分方便的对轴流叶轮机械进行气动载荷分析，包括最大变形量和等效应力分布。
1.进入ANSYS14.0 Workbench界面。
2.在左下角中的custom system模块中选择第一个流固耦合模块FSI：Fluid Flow(CFX)-staticstructural，双击。
3.屏幕中出现了FSI模块。
4.右击A5(solution)选择import solution，导入已经计算完毕的CFX结果.res文件。
5.导入结果后的界面如下图所示。
CFX部分已经完成了计算，所以不需要额外的设置。
6.双击B3（Geometry）进入结构分析的几何单元，初始单位选择meter。
7.导入一个叶片的几何实体，可以选择的几何文件类型很多，x_t、iges等等都可以。
在CFX中，我们通常计算的都是多个转子，多个叶片，但是在分析流固耦合时，只需导入自己关心的那个叶片就可以了。
8.然后点击Generate，就可以看到生成的叶片实体了。
8.关闭Geometry窗口回到Workbench截面，可以看到此时B3(Geometry)后已经变成了绿色的√，说明生成正确。
9.双击B4（model）进入。
可以看到Geometry、coordinate system、connections等项目前面已经是绿色的对号，不需要再进行设置。
10.单击mesh，在左下角的Details of mesh，如图进行设置。
10.右击mesh，选择generate mesh生成网格。
11.生成的叶片网格如图所示。
12.点击static structural ，选择工具栏中的support 下的fixed support，为叶片根部添加约束。
13.选中叶根面，点击左下角中的Apply，完成约束添加。
14.点击上工具栏中units，选择转速单位为RPM.15.如图所示添加转速16.按自己的算例输入转速。
基于ANSYS Workbench混流风机流固耦合分析
机的当量直径,出口区域为６倍风机的当量直径 . [８]
图 １ 混 流 式 风 机 模 型
１．２ 风 道 网 格 划 分
本文利 用 CFD 专 用 的 前 处 理 软 件ICEM 来 划 分
整个风机流道的网 格. 由 于 该 风 机 结 构 复 杂,因 此 在
建模时对计算结果影 响 不 大 的 区 域 (如 电 机、圆 角、间
第 ３ 期 (总 第 ２０８ 期 ) ２０１８ 年 ６ 月
机械工程与自动化 MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION
文 章 编 号 :１６７２Ｇ６４１３(２０１８)０３Ｇ００６５Ｇ０２
No．３ Jun．
基于 ANSYS Workbench混流风机流固耦合分析
戚冬达,龙海洋,李耀刚,董珈皓
动量守恒方程:
Ə(Əρtu)＋Δ(ρuU＋IP)＝０ ．
(２)
其中:I为流体动力黏度;P＝ƏƏxæèçIƏƏuxöø÷ ＋ƏƏyæèçIƏƏvxöø÷ ＋
ƏƏzæèçIƏƏwx
ö
÷
ø
＋ƏƏx(λU),λ
为
流
体
黏
度
系
数
.
固体虚功原理:
������������
������
mX ＋cX ＋kX＝f(t)．
隙 等 )进 行 了 省 略 ,并 且 运 用 布 尔 运 算 的 方 法 将 风 机 流
道 部 分 分 成 进 口 区 、叶 轮 区 、导 叶 区 以 及 出 口 区 ４ 个 子
区域进行单独的网格划分.由于叶轮处的网格划分比
较困难,因此采用了 适 应 性 更 强 的 非 结 构 四 面 体 网 格
(华北理工大学 机械工程学院,河北 唐山 ０６３２１０)
ansys流固耦合分析与工程实例
第 1 章 流固耦合分析基础近年来，流固耦合分析研究和应用取得了飞速的发展，尤其是 ANSYS Workbench 推广以 来，流固耦合分析变得容易起来，也因此很快在相关工程领域得到广泛应用。
本章是学习 ANSYS 流固耦合分析的入门篇，旨在介绍 ANSYS 流固耦合分析的基本知识，引导初学者由 浅入深地了解流固耦合分析的基本操作和应用。
本章内容包括：ü 流固耦合基础ü ANSYS 流固耦合分析ü ANSYS 流固耦合分析的基本步骤1.1 流固耦合基础下面简单介绍什么是流固耦合作用、流固耦合分析，流固耦合的重要性，以及流固耦合分 析用到的控制方程。
1.1.1 认识流固耦合分析的重要性随着计算科学以及数值分析方法的不断发展， 流固耦合或交互作用 （fluid structure coupling 或 fluid structure interaction ）研究从 20 世纪 80年代以来，受到了世界学术界和工业界的广泛 关注。
流固耦合问题是流体力学（Computational Fluid Dynamics ，CFD ）与固体力学 （Computational Solid Mechanics ，CSM ）交叉而生成的一门力学分支，同时也是多学科或多 物理场研究的一个重要分支， 它是研究可变形固体在流场作用下的各种行为以及固体变形对流 场影响这二者相互作用的一门科学。
流固耦合问题可以理解为既涉及固体求解又涉及流体求解， 而两者又都不能被忽略的模拟 问题。
因为同时考虑流体和结构特性，流固耦合可以有效节约分析时间和成本，同时保证结果 更接近于物理现象本身的规律。
所以， 近年来流固耦合分析在工程设计特别是虚拟设计和仿真 中的应用越来越广泛和深入。
1流固耦合分析基础ANSYS 流固耦合分析与工程实例2 图 11 显示了流固耦合分析在产品虚拟设计中的层次以及与各学科之间的相互联系。
基于ANSYS Workbench的风力机流固耦合分析
基于ANSYS Workbench的风力机流固耦合分析周海栋;张艳伟;王博超;庞伟【摘要】利用ANSYS Workbench软件对2 kW的风力机进行流固耦合分析,得到风场风速、叶片所受风压、叶片变形、应力应变等有限元分析结果.同时对叶片本身、叶片在风场中静止及旋转情况下进行模态分析,并进行比较.ANSYS已将流体软件CFX整合到Workbench中,利用Workbench对风机进行流固耦合分析可在软件内部完成多物理场数据传递,方便实用.得到的风场信息、叶片应力云图及叶片的模态分析为叶片的优化设计及研发工作提供直接数据,从而减少产品开发周期,降低开发成本.%Fluid-solid coupling analysis of wind turbine is carried out by ANSYS Workbench.The wind speed,pressure,the blade's deformation,stress and strain are obtained.Modal analysis of the blade itself and the blade in wind field with or without rotation are carried out and compared.With the CFX integrated into Workbench,it is convenient for internal data transmission between multi-physics fields.The information about the wind site,the equivalent stress of the blade and the modal analysis provide reference for the optimization design and further research of the blade.The development cycle is shortened and the cost of development is cut down.【期刊名称】《河北工业科技》【年(卷),期】2013(030)005【总页数】5页(P314-318)【关键词】风机叶片;有限元;流固耦合分析;模态分析【作者】周海栋;张艳伟;王博超;庞伟【作者单位】河北工程大学装备制造学院,河北邯郸056038;河北工程大学机电工程学院,河北邯郸056038;中国石油天然气股份有限公司河北沧州销售分公司,河北沧州 062450;西山煤电集团官地矿,山西太原030022【正文语种】中文【中图分类】TK83叶片是风力发电机组的关键部件之一，它的设计直接影响到风能的利用效率。
ANSYS Workbench 19.0基础入门与工程实践 第24章 流固耦合分析
24.2 流固耦合分析实例—收缩喷管流固耦合分析
• 本例以收缩喷管为研究对象，利用CFX模块对流固耦合情 况下的结构受力进行仿真模拟，通过详细的操作和仿真说 明，为读者学习和掌握流固耦合方法提供指导和实践案例。
• 24.2.1 问题描述 • 24.2.2 几何建模 • 24.2.3 流体网格划分 • 24.2.4 流体求解设置 • 24.2.5 流体结果后处理 • 24.2.6 结构场求解设置 • 24.2.7 结构场结果后处理
24.1.1 流体控制方程
• 流固耦合问题应该遵循流体力学的三大定律，对于不可压 缩的牛顿流体，守恒定律通过式至式所示的控制方程进行 描述。
• 质量守恒方程：
• 动守恒方程：
• 能量守恒方程：
24.1.2 固体控制方程
• 固体控制方程根据牛顿第二定律导出，如式所示。
24.1.3 流固耦合方程
• 流固耦合方程遵循最基本的守恒原则，在流固耦 合交界面位置，应该满足流体与固体应力、位移 的相等或者守恒，如式所示。
24.1.4 流固耦合仿真流程
• 本章主要介绍单向流固耦合的分析过程，通常在WB 19.0 中实现流固耦合的流程如图左所示，其中流体的计算可以 采用CFD或者CFX两种求解器。在WB 19.0中创建分析项目， 如图右所示。
24.4 本章小结
• 本章主要介绍了流固耦合分析的基本理论和方法，同时针 对如何在WB 19.0中实现流固耦合进行了详细的介绍，并 通过两个具体实例对该方法进行逐一讲解，为读者提供较 为全面的操作指南。
ANSYSWorkbench流-固耦合计算方法解析
ANSYSWorkbench流-固耦合计算方法解析流-固耦合主要研究流体流动导致结构变形，而结构变形可能会影响流体流动。
基于ANSYS Workbench可以实现单向和双向流固耦合，而且可以处理结构发生大变形的双向流固耦合计算，流固耦合计算的典型应用包括，机翼颤振，管道振动，导线覆冰振动，含流体容器晃动，结构跌落入水冲击，柔性结构扰流振动等。
目前，ANSYS版本已经更新到了2023R1，各类流固耦合计算功能，更加完善，操作使用更加方便，对于流固耦合根据耦合方式可以分为：（1）单向耦合。
A场对B场有影响，而B场对A场没有影响，常见的问题就是热应力计算，一般的热应力计算中，只考虑温度对结构的影响，而忽律结构变形对温度场的影响；（2）双向耦合。
A场对B场有影响，而B场对A场也有影响，例如气动颤振问题，流场对结构的变形有影响，反过来结构变形也会影响流场。
ANSYS目前主要提供了四种流固耦合仿真策略：（1）Fluent+结构模块（稳态或瞬态）该方法可以完成各类稳态或瞬态的单向流固耦合计算，计算效率高，数据传递稳定，例如，各类流体载荷导致的结构变形和应力，结构在流体作用下的小变形振动等。
（2）Fluent+结构模块（稳态或瞬态）该方法在Fluent中完成流场求解，获得流场的压力；在结构模块（稳态或瞬态）完成固体场求解，获得变形，然后通过系统耦合器完成数据的交互传递，该方法，即可以完成单向流固耦合计算，也可以完成双向流固耦合计算，但是在同一时刻，只有一个场在求解，双向流固耦合的求解时间较长。
（3）基于LS-DYNA软件完成流固耦合计算LS-DYNA支持ICFD求解器与其自身的固体力学求解器之间的耦合。
ICFD求解器适用于五大行业多物理场应用：•汽车行业，LS-DYNA传统应用领域，ICFD可针对热-结构耦合的外部空气动力学分析提供解决方案；•制造行业，ICFD可应用于冷却相关分析，例如金属冲压，电池组的冷却等；•能源行业，尤其是风能行业。
基于 ANSYS Workbench 的输流管路流固耦合振动分析
基于 ANSYS Workbench 的输流管路流固耦合振动分析孙中成;张乐迪;张显余;马文浩【摘要】According to the fluid-filled straight pipe axial and lateral vibration linear differential equations, the axial and lat-eral vibration transfer matrix of fluid-filled straight pipe are deduced, and the natural frequency is obtained by numerical cal-culation. The two results are identical, when the calculated results comparing with the ANSYS Workbench simulation results. The accuracy of the calculated results is proved. Finally, the different effects of the natural frequency are analyzed which con-sidering the fluid-structure interaction effects or not in different constrain, and bring to the appropriate conclusion.%通过输流直管路轴向和横向振动的线性微分方程，推导出了输流管路轴向及横向振动的传递矩阵；对某直管模型进行数值分析计算得到了管路的各阶固有频率，计算结果与 ANSYS Workbench 仿真结果进行对比，二者计算结果吻合良好，验证了计算结果的准确性；最后，分析了不同约束条件、考虑和不考虑流固耦合作用下对管路固有频率的影响，并得出相应的结论。
ANSYS Workbench LS-DYNA流固耦合方法应用
ANSYS Workbench LS-DYNA流固耦合方法应用贮液容器（含塑料瓶）广泛应用于化工、食品包装、储运等领域。
由于容器（含塑料瓶）在运输和使用过程中常常会因为跌落或碰撞冲击导致破损而造成损失和污染，因此，研究贮液容器（含塑料瓶）在跌落碰撞过程中的力学行为，对认识容器（含塑料瓶）跌落碰撞损伤机理，优化容器（含塑料瓶）结构，提高其安全性和使用价值意义重大。
．贮液容器的跌落是一个典型的流固耦合问题，可采用LS-DYNA的ALE算法（任意拉格朗日欧拉算法）进行模拟。
下面以一个封闭的装水水箱为例，介绍ANSYS Workbench LS-DYNA分析此类型跌落问题的方法和步骤：1.建立几何模型调用ANSYS Workbench中的LS-DYNA模块，如图1所示。
然后使用ANSYS的CAD工具DesignModeler建立几何模型，如图2所示。
图1 调用Workbench LS-DYNA 图2 DesignModeler中建立几何模型2.生成K文件双击进入“Model”后，对模型进行网格划分、边界条件设置、速度设置和分析设置，如图3所示。
设置完成后点击“solve”求解，生成K文件，如图4所示。
图3 调用Workbench LS-DYNA 图4 DesignModeler中建立几何模型3.编辑K文件通过Workbench LS-DYNA生成的K文件中关键字是不够完善的，并不能直接递交LS-DYNA求解器进行求解。
K文件中所欠缺的一些关键字，在流固耦合分析中是必不可少的，如空材料的定义、跟随坐标系的定义、空白域的定义以及状态方程的定义等。
3.1 重要关键字释义（1）LS-DYNA程序提供了运动的多物质ALE网格，可以方便地为多物质ALE算法定义跟随坐标系*ALE_REFERENCE_SYSTEM_NODE*ALE_REFERENCE_SYSTEM_GROUP（2）定义空材料和状态方程的关键字*MAT_NULL *EOS（3）初始化空白域的关键字*INITIAL_VOID_PART（4）结构和流体之间耦合的关键字*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID（5）单元算法定义（单点积分的单物质加空白材料）的关键字*SECTION_SOLID_ALE ELF0RM=12（6）在重力作用下产生下落的关键字*LOAD_BODY……3.2关键字编辑方法关键字的编辑或修改一般有两种方法，一种是直接在ls-prepost中对关键字进行编辑设置，如图5所示；另一种是在文本编辑器UltraEdit中对关键字进行编辑或修改，如图6所示。
基于ANSYS_Workbench_的双向流固耦合振动仿真方法
第39卷第6期齐齐哈尔大学学报（自然科学版）Vol.39,No.6 2023年11月Journal of Qiqihar University(Natural Science Edition) Nov.,2023基于ANSYS Workbench的双向流固耦合振动仿真方法韩刚，郭美荣，刘瑞（齐齐哈尔大学机电工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006）摘要：介绍一种易于应用到工程实际中的ANSYS Workbench仿真方法。
以CFM56-5B发动机扇级叶片的振动特性分析为例，通过Mechanical模块和CFX模块的耦合计算，详细阐述了ANSYS双向流固耦合振动仿真的方法以及在仿真过程中需要注意的事项，为分析复杂的非对称翼型截面的预扭叶片及其接近工程实际的流体场动力学振动问题提供理论参考。
关键词：ANSYS Workbench；ANSYS Mechanical；CFX；双向流固耦合中图分类号：V232.4 文献标志码：A 文章编号：1007-984X(2023)06-0011-04ANSYS Workbench求解流固耦合问题的主要方法有直接解法和分离解法。
直接解法很难将CSM和CFD 技术完美地融合到一起，并且同步求解收敛困难以及计算时间长等，所以，该方法主要用于某些单一的热结构耦合以及电磁结构耦合等简单的流固耦合情况。
分离解法与直接解法不同之处在于无需对流固耦合控制方程进行统一求解，在同一求解器或不同求解器中，将流体和结构控制方程按设定顺序分别求解，再把计算结果经由流固耦合面实现彼此的交换传递。
当前时刻满足收敛要求后，方可进入下一时刻的计算，最终依次得出计算结果。
它的最大优点是可以充分地运用现有计算固体力学和流体力学的程序和方法，仅需稍作修改，就能够保持程序的模块化。
并且，分离解法能在很大程度上减少对计算机内存的需求，因此非常适合于大规模的、实际问题的求解。
目前，分离解法是绝大多数商用CAE软件对流固耦合问题进行分析的主要方法[1]。
ANSYS流固耦合应用案例
教程大纲
在这个教程中您将学到：
– – – – 移动网格 流体－固体相互作用模拟 运用ANSYS-MultiField模拟 同时处理两个结果文件
问题概述
在这个教程中，运用一个简单的摆动板例题来解释 怎样建立以及模拟流体－结构相互作用的问题。其 中流体模拟在ANSYS CFX求解器中运行，而用 ANSYS软件包中的FEA来模拟固体问题。模拟流固 相互作用的整个过程中需要两个求解器的耦合运 行，ANSYS－MultiField求解器提供了耦合求解的平 台。
2.
模拟中固体问题的描述——加入载荷 模拟中固体问题的描述——加入载荷 ——
压力加载
1. 2. 3. 4. 5. 右击目录树中Transient Stress，在快捷菜单中选择 Insert > Pressure 在Geometry中选择low-x面 在Details窗口，选择Magnitude，用出现的箭头选择 Tabular（Time） Tabular（Time） 在整个视窗的右底边Tabular Data面板，在表中相对应于 时间为0 [s]设置压力为100 [pa] 表中需要继续输入两排参数，100 [pa]对应于0.499 [s]， 0 [pa]对应于0.5 [s]
3.
点击OK
设置流体问题、 中设置ANSYS MultiField 设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置 中设置
创建边界条件 • 流体外部边界
1. 2. 创建一个新边界条件，命名为Interface. 应用以下设置
3.
点击OK
设置流体问题、 中设置ANSYS MultiField 设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置 中设置
ANSYS流固耦合分析实例
为0 [s]设置压力为100 [pa] 5. 表中需要继续输入两排参数，100 [pa]对应于0.499 [s]， 0 [pa]
对应于0.5 [s]
模拟中固体问题的描述—记录ANSYS输入文件
现在，模拟设置已经完成。在Simulation中ANSYS MultiField 并不运行，因此用求解器按钮并不能得到结果 1. 然 而 ， 在 目 录 树 中 的 高 亮 Solution 中 ， 选 择 Tools > Write ANSYS Input File，把结果写进文件OscillatingPlate.inp 2. 网格是自动生成的，如果想检查，可以在目录树中选择Mesh 3. 保存Simulation数据，返回Oscillating Plate [Project]面板， 存储Project
固定支撑：为确保薄板的底部固定于平板，需要设置固定支撑 条件。
1. 右击目录树中Transient Stress，在快捷菜单中选择Insert > Fixed Support
2. 用旋转键 旋转几何模型，以便可以看见模型底面（low-y）， 然后选择 并点击底面（low-y）
3. 在Details窗口，选择Geometry，然后点击No Selection使Apply 按钮出现（如果需要）。点击Apply以设置固支。
设置仿真类型： 1. 选择 Insert > Simulation Type. 2. 应用以下设置： 3. 点击OK
设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置ANSYS MultiField
建立流体物质 1. 选择 Insert > Material. 2. 把新物质名定义为 Fluid. 3. 应用以下设置
基于Ansys12.0的Workbench血管流固耦合例子
承蒙“水若无痕”版主信任，我把我做过的血管流固耦合以小火车的形式发出来，与大家共同讨论学习。
首先概述一下：1：血管建的比较短，这样单元会少些，调试比较方便，但效果可能没官方视频的好看，但原理步骤没错就行2：原来流体为自己建的Blood，为可压缩流体，我自己试了下，用Water也可以，所以就简化了建新材料这一步3：我用的是Ansys12.0版本，我建的模型保存成多种格式，欢迎大家下载做着玩玩2009-12-14 13:07:11 上传下载附件(36.54 KB)geometry.rar(31.03 KB, 下载次数: 1275)A：首先打开Ansys Workbench 拖出各个模块，连接关系如下图：2009-12-14 14:16:45 上传B：可双击Engineering Data编辑材料，因为进入Ansys结构部分设置时候要用到血管材料，默认是结构钢，太硬了，所以要自己重新设材料，这点很重要！C：单击我画的第一个大圈（左列），右击我画的第二个大圈（左列）——Duplicate，复制一个同种材料。
在复制的材料后面框里有链接，这个链接是链接到材料库的，右键把链接打断，我是这么做的。
如果双击Engineering Data看不到我图中的界面的话，可以在主菜单中——View——Properties以及接下来的两个选项给选上就可以看见了。
改好材料后可以把对新材料重命名，用右键。
然后再主菜单上点击update project，材料就可以在材料设置里用了。
D：更改密度，杨氏模量，和泊松比。
重命名。
上一步给出了怎么保存修改结果E：这个是Ansys model部分，这里是不需要用到流体部分的，不需要删掉，只要右键对它Suppress就可以了。
单击Pipe，可以在下面设置材料：对血管加约束，可以把两端完全约束，对称面部分在垂直面内不可运动，也可以所有平面部分都完全约束，这个没关系，都可以计算。
G：右键插入流固耦合面，当然就是流体固体接触面了本帖最后由panxu09 于2009-12-14 14:02 编辑H：注意还要给出要Ansys求解什么量，我这里给出了要求Von mises和全部变形，然后要保存*.inp文件，这个就是进行流固耦合的Ansys部分求解文件，保存时如果Tools菜单下保存按钮不可用可以点一下下面的——solution，当然做这个之前保证各部分设好了：1）只有血管壁模型有效；2）划分网格，这个网格与流体部分是独立的，没有形状要求；3）施加约束；4）定义流固耦合面；5）设置Ansys求解项；最后保存就好了I：打开CFX，由于是在Workbench下运行的，所以模型都是直接自动导入的（不包括Ansys 结构文件），下图是我设置好的概图：：Analysis Type的设置，看我在图中画的圈，仔细设置，一般不会有错。
基于Workbench的管道流固耦合模态分析
降低管道 的固有频率值 ，但对其模态振 型和各阶 固有频 率有不同程度 的影响 ，但影 响程度均较小 。
＋Ｖ （ ｐ ｆ ｖ ） ：。
动量 守恒 方程 ；
（ ２ ． １ ）
在三种 内螺纹管 中 ，随着内螺纹圈数的增多 ，固有频率逐渐减小 。 ３ ． ３ 管道材料对 管道 固有频率 的影响
波纹管 及内螺纹 管的制作工艺要比光滑管复杂 ， 势必会增 加额 外费用。 铝合金 与紫铜管相比 ，价格较低 ，但其柔性不如紫铜管 。
式中 ， ， Ｔ ～ 流体 ，固体应力 ；ｌ ｉ ｌ ｔ ｆ， ｎ 一流体 ，固体单位 方 参 考 文 献 ： 向向最 ；ｄ ｜ ，ｄ ５ 流体 ，固体位移 。 ［ １ ］ ０ ｌ Ｓ ｏ ｎ Ｌ Ｇ ，Ｊ ａ ｍ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｄ ． Ａ ｐ ｐ １ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ １ ｐ ｕ ｒ ｐ ｏ Ｓ ｅ ２ ． ２ 管道模态分 析的数 学模型
值。
塞 旦 ＋ Ｖ （ ｐ ｒ ｖ Ｅ — ＋ ｑ ｆ ） ＝ Ｆ ｆ Ｖ ＋ ｑ ｆ
一
（ ２ ． ３ ）
４ 结 语
（ １对其模 态振 型 及各 阶固有频率的影 响均较 小。管道长度 的增加 能有效的减小管道 的
式中 ， ｒ 时间； ｆ 广 体 积力矢 量 Ｐ ｆ 一流体密度； ｖ 一流体速度 矢
剪切力张量 ；Ｅ ～ 单位质量内能 ；ｑ 广 单位体积 热量损失。 （ ２ ）固体部分的守恒方恒 由牛顿第二定律导 出：
ansys14workbench血管流固耦合分析实例
Ansys14 workbench血管流固耦合实例根据收集的一些资料，进行学习后，试着做了这个ansys14workbench的血管流固耦合模拟，感觉能够耦合上，仅是熟悉流固耦合分析过程，不一定正确，仅供参考，希望大家多讨论。
谢谢！1、先在proe5中建立血管与血液流体区的模型（两者装配起来），或者直接在workbench中建模。
图1 模型图2、新建工程。
在workbench中toolbox中选custom system，双击FSI: FluidFlow(fluent)->static structure.图2 计算工程3、修改engineering data，因为系统缺省材料是钢，需要构建血管材料，如图3所示。
先复制steel，而后修改密度1150kg/m3，杨氏模量4.5e8Pa，泊松比0.3，重新命名，最后在主菜单中点击“update project”保存.图3 修改工程材料4、模型导入，进入gemetry模块，import外部模型文件。
图4 模型导入图5、进入FLUENT网格划分。
在workbench工程视图中的Mesh上点击右键，选择Edit…，如图5所示，进入网格划分meshing界面，如图6所示。
我们这里需要去掉血管部分，只保留血液几何。
图5 进入网格划分图6 禁用血管模型6、设置网格方法。
默认是采用ICEM CFD进行网格划分，设置方式如图7所示，截面圆弧边分为12份，纵截面的边均分为10份，网格结果如图8所示。
另外在这个界面中要设置边界的几何面，如inlet、outlet、symmetry图7 设置网格划分方式图8 最终出网格图9 边界几何7、进入fluent图10 进入fluent关闭mesh，回到fluent工程窗口，右键点击setup，选择edit…，进入fluent。
这里设置瞬态计算，流体为血液（密度1060，动力粘度0.004pas），入口压力波动（用profile输入），出口压力0Pa，采用k-e湍流模型。
基于ANSYSWorkbench的流固耦合计算研究及工程应用
基于ANSYSWorkbench的流固耦合计算研究及工程应用基于ANSYS Workbench的流固耦合计算研究及工程应用引言：随着工程技术的不断发展，流固耦合计算在众多领域得到了广泛的应用。
流固耦合计算是指流体力学和固体力学的耦合分析，用于研究流体与固体之间的相互作用和影响。
ANSYS Workbench是一款广泛使用的工程仿真软件，它提供了强大的流固耦合计算功能，被广泛应用于多个领域，如汽车工程、航空航天工程、能源领域等。
流固耦合计算的基本原理：流固耦合计算是根据连续介质力学原理进行的，可以将流体和固体看作连续介质，通过数值模拟方法求解它们之间的相互作用。
在ANSYS Workbench中，流固耦合计算通常包括以下三个步骤：网格划分、物理模型设定和求解。
第一步是网格划分，即将流体和固体分别划分成离散的网格，其中流体部分的网格通常采用流体网格生成软件生成，固体部分则使用固体网格生成软件生成。
网格划分的质量对计算结果的准确性和稳定性起着至关重要的作用。
第二步是物理模型设定，根据具体的工程问题，设定相应的流体和固体模型。
在ANSYS Workbench中，流体模型通常包括流体的黏性、密度、速度分布等参数，固体模型则包括材料的弹性模量、泊松比等参数。
在设定模型时，还需要考虑流体和固体之间的边界条件，如流体入口和出口的速度、固体边界的约束条件等。
第三步是求解，通过建立数学模型和设置计算参数，利用数值方法求解流体和固体的相互作用。
用户可以根据需要选择求解器和求解方法，ANSYS Workbench提供了多个求解器选项，例如基于有限元的求解器和基于有限体积的求解器。
求解过程中，可以监控计算结果的收敛情况，将其与实际情况进行比较，以验证模拟结果的准确性和可靠性。
工程应用实例：基于ANSYS Workbench的流固耦合计算在许多工程领域都有广泛的应用。
以下以汽车空气动力学为例进行说明。
在汽车设计中，空气动力学是一个非常重要的研究方向。
基于ANSYS Workbench的叶轮流固耦合分析
基于ANSYS Workbench的叶轮流固耦合分析李强;刘霞;赵辉【摘要】为了分析叶轮在工作条件下的受力、变形情况,需要对叶轮进行流固耦合分析.叶轮的叶片均布在轮毂上是圆周阵列的结构,可选择其中一个叶片进行分析.叶轮在流场中变形相对流场整体尺寸很小,因此可忽略叶轮对流场的影响,从而采用单向流固耦合分析方法.这样既简化了结构,又减少了计算时间.%In order to analyze the stress, deformation of impeller under the working conditions, it was necessary that doing fluidsolid interaction analysis on the impeller.Because the impeller blade uniformly distributed on the hub is the structure of the circular array,it can be realized that choosing one of the blades to analyze,the impeller deformation relative to the flow field in the flow field in the overall size is verys mall,so ignoring the influence of impeller flow field is allowed,using one way FSI analysis method can not only simplify the structure,but also reduce the computation time.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P61-64)【关键词】叶轮;流固耦合;叶片;ANSYSWorkbench【作者】李强;刘霞;赵辉【作者单位】新疆工程学院机械工程系,新疆乌鲁木齐 830011;新疆工程学院机械工程系,新疆乌鲁木齐 830011;新疆工程学院机械工程系,新疆乌鲁木齐830011【正文语种】中文【中图分类】TP391.9叶轮主要由叶片和轮毂组成，是风机的关键零件。
ANSYS Workbench LS-DYNA流固耦合方法应用
ANSYS Workbench LS-DYNA流固耦合方法应用贮液容器（含塑料瓶）广泛应用于化工、食品包装、储运等领域。
由于容器（含塑料瓶）在运输和使用过程中常常会因为跌落或碰撞冲击导致破损而造成损失和污染，因此，研究贮液容器（含塑料瓶）在跌落碰撞过程中的力学行为，对认识容器（含塑料瓶）跌落碰撞损伤机理，优化容器（含塑料瓶）结构，提高其安全性和使用价值意义重大。
．贮液容器的跌落是一个典型的流固耦合问题，可采用LS-DYNA的ALE算法（任意拉格朗日欧拉算法）进行模拟。
下面以一个封闭的装水水箱为例，介绍ANSYS Workbench LS-DYNA分析此类型跌落问题的方法和步骤：1.建立几何模型调用ANSYS Workbench中的LS-DYNA模块，如图1所示。
然后使用ANSYS的CAD工具DesignModeler建立几何模型，如图2所示。
图1 调用Workbench LS-DYNA 图2 DesignModeler中建立几何模型2.生成K文件双击进入“Model”后，对模型进行网格划分、边界条件设置、速度设置和分析设置，如图3所示。
设置完成后点击“solve”求解，生成K文件，如图4所示。
图3 调用Workbench LS-DYNA 图4 DesignModeler中建立几何模型3.编辑K文件通过Workbench LS-DYNA生成的K文件中关键字是不够完善的，并不能直接递交LS-DYNA求解器进行求解。
K文件中所欠缺的一些关键字，在流固耦合分析中是必不可少的，如空材料的定义、跟随坐标系的定义、空白域的定义以及状态方程的定义等。
3.1 重要关键字释义（1）LS-DYNA程序提供了运动的多物质ALE网格，可以方便地为多物质ALE算法定义跟随坐标系*ALE_REFERENCE_SYSTEM_NODE*ALE_REFERENCE_SYSTEM_GROUP（2）定义空材料和状态方程的关键字*MAT_NULL *EOS（3）初始化空白域的关键字*INITIAL_VOID_PART（4）结构和流体之间耦合的关键字*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID（5）单元算法定义（单点积分的单物质加空白材料）的关键字*SECTION_SOLID_ALE ELF0RM=12（6）在重力作用下产生下落的关键字*LOAD_BODY……3.2关键字编辑方法关键字的编辑或修改一般有两种方法，一种是直接在ls-prepost中对关键字进行编辑设置，如图5所示；另一种是在文本编辑器UltraEdit中对关键字进行编辑或修改，如图6所示。
ansys workbench的管道热流固耦合案例
图 3 fill 命令选取内部面
图 4 入口出口命名
选定所有外部壁面定义为 wall。最后定义耦合面，定义流固交界面流体一侧的三个面为 interfacef2s，定义流固交界面固体一侧的三个面为 interfaces2f，面的选取如图 5 所示。
图 5 流体域和固体域边界图示
四、网格划分
双击 A3 打开 Meshing 模块，网格划分主要有三部分，选定固体域定义网格方法为 Automatic Method，选定流体域定义网格方法同样为 Automatic Method，最后，在流体域中 选择与固体域相交的三个面定义膨胀层 Inflation。为了使网格更合适质量更好，在 detail of ‘mesh’面板中定义相应参数，其中定义 Relevance 为 100，Relevance Center 为 fine，Smoothing 为 High，Span Angle Center 为 Fine，其余选项均保持默认即可。单击 Generate Mesh 生成网 格，得到节点数为 64628，网格数量为 190857。观察网格质量，网格质量总体均在 0.5 以上， 基本可以认为网格质量良好。
七、变形及热应力分析
双击 C5 进入静态结构计算模块右键单击 Imported Load 打开右键菜单后单击 Imported Load 导入固体域的温度。右键单击 Static Structural—Insert—Fixed Support 给三个入口端面
施加固定约束。完成边界条件的加载。右键单击 Solution 插入总变形和应力。单击 solve 进 行求解。
图 2 数据传送关系
在 SolidWorks 中 建 立 相 应 模 型 ， 并 转 化 成 ansys 适 用 的 x_t 格 式 。 双 击 A2 打 开 DesignModeler，导入相应模型。
基于ANSYS Workbench的车载天线流固耦合分析
基于ANSYS Workbench的车载天线流固耦合分析王毅;赵艳涛;杨仕超;庞家志;杨曦【摘要】目的检验车载天线在九级风作用下结构是否会发生破坏.方法以车载天线作为研究对象,应用Catia软件建立天线结构的三维模型,利用ANSYS Workbench对天线结构进行流固耦合分析,得到天线在空气流场作用下的气动载荷分布情况.通过耦合面节点差值算法将气动力加载到天线耦合面,对承受气动力的天线进行结构静力学分析,计算天线结构在空气流场作用下的应力分布情况和变形结果.结果车载天线受到侧向风吹压力约为533.8 N,摆幅为186.02 mm;正向风吹压力约为514 N,摆幅为171.6 mm.结论车载天线在20 m/s(九级风)的风载荷作用下,结构不发生破坏,且摆幅不超过200 mm.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2019(016)001【总页数】6页(P92-97)【关键词】天线结构;有限元;流固耦合分析;静力学分析【作者】王毅;赵艳涛;杨仕超;庞家志;杨曦【作者单位】中国航天科工防御技术研究试验中心,北京 100854;中国航天科工防御技术研究试验中心,北京 100854;中国航天科工防御技术研究试验中心,北京100854;中国航天科工防御技术研究试验中心,北京 100854;中国人民解放军驻二院中心军事代表室,北京 100854【正文语种】中文【中图分类】TK83天线作为通信车体结构的重要部件，它的运行工作直接影响到通信车的工作。
通常天线都采用薄壁中空结构，在大风作用下，容易发生弯曲变形甚至发生破坏，导致通信车辆接收不到信号，军用通信车天线发生故障可能致使整个军队的指令系统瘫痪，从而直接导致战争的失败。
由于天线在风载荷作用下容易发生变形破坏，因此每一辆通信车的天线都应该对其进行风载环境下的流固耦合分析工作。
随着CAE技术的发展，ANSYS Workbench提供了关于流固耦合分析的模块，可以对许多结构模型进行直接分析，极大地提高了工作的效率。