双向流固耦合实例

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流固耦合计算实例

Oscillating Plate with Two-Way Fluid-Structure InteractionANSYS-ChinaIntroductionThis tutorial includes:∙Features∙Overview of the Problem to Solve∙Setting up the Solid Physics in Simulation (ANSYS Workbench)∙Setting up the Fluid Physics and ANSYS Multi-field Settings in ANSYS CFX-Pre∙Obtaining a Solution using ANSYS CFX-Solver Manager∙Viewing Results in ANSYS CFX-PostIf this is the first tutorial you are working with, it is important to review the following topics before beginning:∙Setting the Working Directory∙Changing the Display ColorsUnless you plan on running a session file, you should copy the sample files used in this tutorial from the installation folder for your software (<CFXROOT>/examples/) to your working directory. This prevents you from overwriting source files provided with your installation. If you plan to use a session file, please refer to Playing a Session File.Sample files referenced by this tutorial include:∙OscillatingPlate.pre∙OscillatingPlate.agdb∙OscillatingPlate.gtm∙OscillatingPlate.inp1.FeaturesThis tutorial addresses the following features of ANSYS CFX.In this tutorial you will learn about:∙Moving mesh∙Fluid-solid interaction (including modeling solid deformation using ANSYS)∙Running an ANSYS Multi-field (MFX) simulation∙Post-processing two results files simultaneously.2.Overview of the Problem to SolveThis tutorial uses a simple oscillating plate example to demonstrate how to set up and run a simulation involving two-way Fluid-Structure Interaction, where the fluid physics is solved in ANSYS CFX and the solid physics is solved in the FEA package ANSYS. Coupling between the two solvers is required throughout the solution to model the interaction between fluid and solid as time progresses, and the framework for the coupling is provided by the ANSYS Multi-field solver, using the MFX setup.The geometry consists of a 2D closed cavity. A thin plate is anchored to the bottom of the cavity as shown below:An initial pressure of 100 Pa is applied to one side of the thin plate for 0.5 seconds in order to distort it. Once this pressure is released, the plate oscillates backwards and forwards as it attempts to regain its equilibrium (vertical) position. The surrounding fluid damps the oscillations, which therefore have an amplitude that decreases in time. The CFX Solver calculates how the fluid responds to the motion of the plate, and the ANSYS Solver calculates how the plate deforms as a result of both the initial applied pressure and the pressure resulting from the presence of the fluid. Coupling between the two solvers is required since the solid deformation affects the fluid solution, and the fluid solution affects the solid deformation.The tutorial describes the setup and execution of the calculation inc luding the setup of the solid physics in Simulation (within ANSYS Workbench) and the setup of the fluid physics and ANSYS Multi-field settings in ANSYS CFX-Pre. If you do not have ANSYS Workbench, then you can use the provided ANSYS input file to avoid the need for Simulation.3.Setting up the Solid Physics in Simulation (ANSYS Workbench)This section describes the step-by-step definition of the solid physics in Simulation within ANSYS Workbench that will result in the creation of an ANSYS input file OscillatingPlate.inp. If you prefer, you can instead use the provided OscillatingPlate.inp file and continue from Setting up the Fluid Physics and ANSYS Multi-field Settings in ANSYS CFX-Pre.Creating a New Simulation1.If required, launch ANSYS Workbench.2.Click Empty Project. The Project page appears displaying an unsaved project.3.Select File > Save or click Save button.4.If required, set the path location to a different folder. The default location is your workingdirectory. However, if you have a specific folder that you want to use to store files created during this tutorial, change the path.5.Under File name, type OscillatingPlate.6.Click Save.7.Under Link to Geometry File on the left hand task bar click Browse. Select the providedfile OscillatingPlate.agdb and click Open.8.Make sure that OscillatingPlate.agdb is highlighted and click New simulation from theleft-hand taskbar.Creating the Solid Material1.When Simulation opens, expand Geometry in the project tree at the left hand side of theSimulation window.2.Select Solid, and in the Details view below, select Material.e the arrow that appears next to the material name Structural Steel to select NewMaterial.4.When the Engineering Data window opens, right-click New Material from the tree viewand rename it to Plate.5.Enter 2.5e06 for Young's Modulus, 0.35 for Poisson's Ratio and 2550 for Density.Note that the other properties are not used for this simulation, and that the units for these values are implied by the global units in Simulation.6.Click the Simulation tab near the top of the Workbench window to return to thesimulation.Basic Analysis SettingsThe ANSYS Multi-field simulation is a transient mechanical analysis, with a timestep of 0.1 s and a time duration of 5 s.1.Select New Analysis > Flexible Dynamic from the toolbar.2.Select Analysis Settings from the tree view and in the Details view below, set Auto TimeStepping to Off.3.Set Time Step to 0.1.4.Under Tabular Data at the bottom right of the window, set End Time to5.0 for theSteps = 1 setting.Inserting LoadsLoads are applied to an FEA analysis as the equivalent of boundary conditions in ANSYS CFX. In this section, you will set a fixed support, a fluid-solid interface, and a pressure load. Fixed SupportThe fixed support is required to hold the bottom of the thin plate in place.1.Right-click Flexible Dynamic in the tree and select Insert> Fixed Support from theshortcut menu.2.Rotate the geometry using the Rotate button so that the bottom (low-y) face of thesolid is visible, then select Face and click the low-y face.That face should be highlighted to indicate selection.3.Ensure Fixed Support is selected in the Outline view, then, in the Details view, selectGeometry and click 1 Face to make the Apply button appear (if necessary). Click Apply to set the fixed support.Fluid-Solid InterfaceIt is necessary to define the region in the solid that defines the interface between the fluid in CFX and the solid in ANSYS. Data is exchanged across this interface during the execution of the simulation.1.Right-click Flexible Dynamic in the tree and select Insert > Fluid Solid Interface fromthe shortcut menu.ing the same face-selection procedure described earlier, select the three faces of thegeometry that form the interface between the solid and the fluid (low-x, high-y and high-x faces) by holding down <Ctrl> to select multiple faces. Note that this load is automatically given an interface number of 1.Pressure LoadThe pressure load provides the initial additional pressure of 100 [Pa] for the first 0.5 seconds of the simulation. It is defined using a step function.1.Right-click Flexible Dynamic in the tree and select Insert > Pressure from the shortcutmenu.2.Select the low-x face for Geometry.3.In the Details view, select Magnitude, and using the arrow that appears, select Tabular(Time).4.Under Tabular Data, set a pressure of 100 in the table row corresponding to a time of 0.Note: The units for time and pressure in this table are the global units of [s]and [Pa], respectively.5.You now need to add two new rows to the table. This can be done by typing the new timeand pressure data into the empty row at the bottom of the table, and Simulation will automatically re-order the table in order of time value. Enter a pressure of 100 for a time value of 0.499, and a pressure of 0 for a time value of 0.5.This gives a step function for pressure that can be seen in the chart to the left of the table. Writing the ANSYS Input FileThe Simulation settings are now complete. An ANSYS Multi-field run cannot be launched from within Simulation, so the Solve buttons cannot be used to obtain a solution.1.Instead, highlight Solution in the tree, select Tools> Write ANSYS Input File andchoose to write the solution setup to the file OscillatingPlate.inp.2.The mesh is automatically generated as part of this process. If you want to examine it,select Mesh from the tree.3.Save the Simulation database, use the tab near the top of the Workbench window to returnto the Oscillating Plate [Project] tab, and save the project itself.4.Setting up the Fluid Physics and ANSYS Multi-field Settings in ANSYS CFX-PreThis section describes the step-by-step definition of the flow physics and ANSYS Multi-field settings in ANSYS CFX-Pre.Playing a Session FileIf you want to skip past these instructions and to have ANSYS CFX-Pre set up the simulation automatically, you can select Session > Play Tutorial from the menu in ANSYS CFX-Pre, then run the session file: OscillatingPlate.pre. After you have played the session file as described in earlier tutorials under Playing the Session File and Starting ANSYS CFX-Solver Manager, proceed to Obtaining a Solution using ANSYS CFX-Solver Manager.Creating a New Simulation1.Start ANSYS CFX-Pre.2.Select File > New Simulation.3.Select General and click OK.4.Select File > Save Simulation As.5.Under File name, type OscillatingPlate.6.Click Save.Importing the Mesh1.Right-click Mesh and select Import Mesh.2.Select the provided mesh file, OscillatingPlate.gtm and click Open.Note：The file that was just created in Simulation, OscillatingPlate.inp, will be used as an input file for the ANSYS Solver.Setting the Simulation TypeA transient ANSYS Multi-field run executes as a series of timesteps. The Simulation Type tab is used both to enable an ANSYS Multi-field run and to specify the time-related settings for it (in the External Solver Coupling settings). The ANSYS input file is read by ANSYS CFX-Pre so that it knows which Fluid Solid Interfaces are available.Once the timesteps and time duration are specified for the ANSYS Multi-field run (coupling run), ANSYS CFX automatically picks up these settings and it is not possible to set the timestep and time duration independently. Hence the only option available for Time Duration is Coupling Time Duration, and similarly for the related settings Time Step and Initial Time.1. ClickSimulation Type .2. Apply the following settings3. Click OK .Note ：You may see a physics validation message related to the difference in the units used in ANSYS CFX-Pre and the units contained within the ANSYS input file. While it is important to review the units used in any simulation, you should be aware that, in this specific case, the message is not crucial as it is related to temperature units and there is no heat transfer in this case. Therefore, this specific tutorial will not be affected by the physics message. Creating the FluidA custom fluid is created with user-specified properties. 1. Click Material.2. Set the name of the new material to Fluid.3. Apply the following settings4.Click OK.Creating the DomainIn order to allow the ANSYS Solver to communicate mesh displacements to the CFX Solver, mesh motion must be activated in CFX.1.Right click Simulation in the Outline tree view and ensure that Automatic DefaultDomain is selected. A domain named Default Domain should now appear under the Simulation branch.2.Double click Default Domain and apply the following settings3.Click OK.Creating the Boundary ConditionsIn addition to the symmetry conditions, another type of boundary condition corresponding with the interaction between the solid and the fluid is required in this tutorial.Fluid Solid External BoundaryThe interface between ANSYS and CFX is defined as an external boundary in CFX that has its mesh displacement being defined by the ANSYS Mult i-field coupling process.When an ANSYS Multi-field specification is being made in ANSYS CFX-Pre, it is necessary to provide the name and number of the matching Fluid Solid Interface that was created in Simulation. Since the interface number in Simulation was 1, the name in question is FSIN_1. (If the interface number had been 2, then the name would have been FSIN_2, and so on.)On this boundary, CFX will send ANSYS the forces on the interface, and ANSYS will send back the total mesh displacement it calculates given the forces passed from CFX and the other defined loads.1.Create a new boundary condition named Interface.2.Apply the following settings3.Click OK.Symmetry BoundariesSince a 2D representation of the flow field is being modeled (using a 3D mesh with one element thickness in the Z direction) symmetry boundaries will be created on the low and high Z 2D regions of the mesh.1.Create a new boundary condition named Sym1.2.Apply the following settings3.Click OK.4.Create a new boundary condition named Sym2.5.Apply the following settings6.Click OK.Setting Initial ValuesSince a transient simulation is being modeled, initial values are required for all variables.1. ClickGlobal Initialization. 2. Apply the following settings:3. Click OK .Setting Solver ControlVarious ANSYS Multi-field settings are contained under Solver Control under the External Coupling tab. Most of these settings do not need to be changed for this simulation.Within each timestep, a series of “coupling” or “stagger” iterations are performed to ensure that CFX, ANSYS and the data exchanged between the two solvers are all consistent. Within each stagger iteration, ANSYS and CFX both run once each, but which one runs first is a user-specifiable setting. In general, it is slightly more efficient to choose the solver that drives the simulation to run first. In this case, the simulation is being driven by the initial pressure applied in ANSYS, so ANSYS is set to solve before CFX within each stagger iteration.1. Click Solver Control .2. Apply the following settings:3.Click OK.Setting Output ControlThis step sets up transient results files to be written at set intervals.1.Click Output Control .2.On the Trn Results tab, create a new transient result with the default name.3.Apply the following settings to Transient Results 1:4.Click the Monitor tab.5.Select Monitor Options.6.Under Monitor Points and Expressions:7.Click Add new item and accept the default name.8.Set Option to Cartesian Coordinates.9.Set Output Variables List to Total Mesh Displacement X.10.Set Cartesian Coordinates to [0, 1, 0].11.Click OK.Writing the Solver (.def) File1.Click Write Solver File .2.If the Physics Validation Summary dialog box appears, click Yes to proceed.3.Apply the following settings4.Ensure Start Solver Manager is selected and click Save.5.If you are notified the file already exists, click Overwrite.6.This file is provided in the tutorial directory and will exist in your working folder if youhave copied it there.7.Quit ANSYS CFX-Pre, saving the simulation (.cfx) file at your discretion.5.Obtaining a Solution using ANSYS CFX-Solver ManagerThe execution of an ANSYS Multi-field simulation requires both the CFX and ANSYS solvers to be running and communicating with each other. ANSYS CFX-Solver Manager can be used to launch both solvers and to monitor the output from both.1.Ensure the Define Run dialog box is displayed.There is a new MultiField tab which contains settings specific for an ANSYS Multi-field simulation.2.On the MultiField tab, check that the ANSYS input file location is correct (the location isrecorded in the definition file but may need to be changed if you have moved files around).3.On UNIX systems, you may need to manually specify where the ANSYS installation is ifit is not in the default location. In this case, you must provide the path to the v110/ansys directory.4.Click Start Run.The run begins by some initial processing of the ANSYS Multi-field input which results in the creation of a file containing the necessary multi-field commands for ANSYS, and then the ANSYS Solver is started. The CFX Solver is then started in such a way that it knows how to communicate with the ANSYS Solver.After the run is under way, two new plots appear in ANSYS CFX-Solver Manager:ANSYS Field Solver (Structural) This plot is produced only when the solid physics is set to use large displacements or when other non-linear analyses are performed. It shows convergence of the ANSYS Solver. Full details of the quantities are described in the ANSYS user documentation. In general, the CRIT quantities are the convergence criteria for each relevant variable, and the L2 quantities represent the L2 Norm of the relevant variable. For convergence, the L2 Norm should be below the criteria. The x-axis of the plot is the cumulative iteration number for ANSYS, which does not correspond to either timesteps or stagger iterations. Several ANSYS iterations will beperformed for each timestep, depending on how quickly ANSYS converges. You will usually see a somewhat “spiky” plot, as each quantity will be unconverged at the start of each time step, and then convergence will improve.ANSYS Interface Loads (Structural)This plot shows the convergence for each quantity that is part of the data exchanged between the CFX and ANSYS Solvers. In this case, four lines appear, corresponding to two force components (FX and FY) and two displacement components (UX and UY). Since the analysis is 2D, FZ and UZ are not exchanged. Each quantity is converged when the plot shows a negative value. The x-axis of the plot corresponds to the cumulative number of stagger iterations (coupling iterations) and there are several of these for every timestep. Again, a spiky plot is expected as the quantities will not be converged at the start of a timestep.The ANSYS out file is displayed in ANSYS CFX-Solver Manager as an extra tab. Similar to the CFX out file, this is a text file recording output from ANSYS as the solution progresses.1.Click the User Points tab and watch how the top of the plate displaces as the solutiondevelops.2.When the solvers have finished and ANSYS CFX-Solver Manager puts up a dialog boxto tell you this, click Yes to post-process the results.3.If using Standalone Mode, quit ANSYS CFX-Solver Manager.6.Viewing Results in ANSYS CFX-PostFor an ANSYS Multi-field run, both the CFX and ANSYS results files will be opened up in ANSYS CFX-Post by default if ANSYS CFX-Post is started from a finished run in ANSYS CFX-Solver Manager.Plotting Results on the SolidWhen ANSYS CFX-Post reads an ANSYS results file, all the ANSYS variables are available to plot on the solid, inc luding stresses and strains. The mesh regions available for plots by default are limited to the full boundary of the solid, plus certain named regions which are automatically created when particular types of load are added in Simulation. For example, any Fluid Solid Interface will have a corresponding mesh region with a name such as FSIN 1. In this case, there is also a named region corresponding to the location of the fixed support, but in general pressure loads do not result in a named region.You can add extra mesh regions for plotting by creating named selections in Simulation - see the Simulation product documentation for more details. Note that the named selection must have a name which contains only English letters, numbers and underscores for the named mesh region to be successfully created.Note that when ANSYS CFX-Post loads an ANSYS results file, the true global range for each variable is not automatically calculated, as this would add a substantial amount of time onto how long it takes to load such a file (you can turn on this calculation using Edit > Options and using the Pre-calculate variable global ranges setting under CFX-Post> Files). When the global range is first used for plotting a variable, it is calculated as the range within the current timestep. As subsequent timesteps are loaded into ANSYS CFX-Post, the Global Range is extended each time variable values are found outside the previous Global Range.1.Turn on the visibility of Boundary ANSYS (under ANSYS > Domain ANSYS).2.Right-click a blank area in the viewer and select Predefined Camera > View Towards-Z. Zoom into the plate to see it clearly.3.Apply the following settings to Boundary ANSYS:4.Click Apply.5.Select Tools> Timestep Selector from the task bar to open the Timestep Selectordialog box. Notice that a separate list of timesteps is available for each results file loaded, although for this case the lists are the same. By default, Sync Cases is set to By Time Value which means that each time you change the timestep for one results file, ANSYS CFX-Post will automatically load the results corresponding to the same time value for all other results files.6.Set Match to Nearest Available.7.Change to a time value of 1 [s] and click Apply.The corresponding transient results are loaded and you can see the mesh move in both the CFX and ANSYS regions.1.Clear the visibility check box of Boundary ANSYS.2.Create a contour plot, set Locations to Boundary ANSYS and Sym2, and set Variable toTotal Mesh Displacement. Click Apply.ing the timestep selector, load time value 1.1 [s] (which is where the maximum totalmesh displacement occurs).This verifies that the contours of Total Mesh Displacement are continuous through both the ANSYS and CFX regions.Many FSI cases will have only relatively small mesh displacements, which can make visualization of the mesh displacement difficult. ANSYS CFX-Post allows you to visually magnify the mesh deformation for ease of viewing such displacements. Although it is not strictly necessary for this case, which has mesh displacements which are easily visible unmagnified, this is illustrated by the next few instructions.ing the timestep selector, load time value 0.1 [s] (which has a much smaller meshdisplacement than the currently loaded timestep).2.Place the mouse over somewhere in the viewer where the background color is showing.Right-click and select Deformation > Auto. Notice that the mesh displacements are now exaggerated. The Auto setting is calculated to make the largest mesh displacement a fixed percentage of the domain size.3.To return the deformations to their true scale, right-click and select Deformation > TrueScale.Creating an Animationing the Timestep Selector dialog box, ensure the time value of 0.1 [s] is loaded.2.Clear the visibility check box of Contour 1.3.Turn on the visibility of Sym2.4.Apply the following settings to Sym2.5.Click Apply.6.Create a vector plot, set Locations to Sym1 and leave Variable set to Velocity. SetColor to be Constant and choose black. Click Apply.7.Select the visibility check box of Boundary ANSYS, and set Color to a constant blue.8.Click Animation .The Animation dialog box appears.9.Select Keyframe Animation.10.In the Animation dialog box:a.Click New to create KeyframeNo1.b.Highlight KeyframeNo1, then change # of Frames to 48.c.Load the last timestep (50) using the timestep selector.d.Click New to create KeyframeNo2.The # of Frames parameter has no effect for the last keyframe, so leave it at thedefault value.e.Select Save MPEG.f.Click Browse next to the MPEG file data box to set a path and file name forthe MPEG file.If the file path is not given, the file will be saved in the directory from whichANSYS CFX-Post was launched.g.Click Save.The MPEG file name (inc luding path) will be set, but the MPEG will not becreated yet.h.Frame 1 is not loaded (The loaded frame is shown in the middle of theAnimation dialog box, beside F:). Click To Beginning to load it then waita few seconds for the frame to load.i.Click Play the animation .The MPEG will be created as the animation proceeds. This will be slow, since atimestep must be loaded and objects must be created for each frame. To view theMPEG file, you need to use a viewer that supports the MPEG format.11.When you have finished, exit ANSYS CFX-Post.。

「耦合案例」双向流固耦合（2）

「耦合案例」双向流固耦合（2）4 Mechanical求解设置4.1 材料参数定义双击模型树节点B2进入材料定义面板如下图所示，添加新材料Rubber，设置其密度为1100 kg/m3，设置杨氏模量1e7 Pa，泊松比为0.45关闭材料定义面板4.2 网格划分鼠标双击B4单元格进入Mechanical右键选择模型树节点Geometry > FFF\Solid，点击弹出菜单项Suppress Body删除流体区域几何右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Insert → Method插入网格方法属性窗口中设置Method为Sweep，如下图所示指定Source为圆环面，指定Number of Divisions 为100右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Insert → Face Meshing属性窗口中设定Geometry为如图所示的圆环面，指定该面采用映射网格划分右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Insert → Sizing添加网格尺寸属性窗口指定圆环面网格尺寸为1 mm，并设定Behavior为hard右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Generate Mesh生成网格，最终形成网格如下图所示4.3 计算参数定义鼠标选中模型树节点Analysis Settings，属性窗口中设置Step End Time为2 s，设置Auto Time Step为Off，设置Define By为Substeps，设置Number of Stepping为1注意：这里设置的Step End Time值必须大于耦合计算的时间。

真正耦合计算的时间在System Coupling中指定，但指定值必须小于此处的Step End Time值。

鼠标选中模型树节点Transient，图形窗口中选择管道内表面，点击鼠标右键，选择弹出菜单项Insert → Fluid Solid Interface指定该面为流固耦合面选择管道的两个圆环端面，点击鼠标右键，选择弹出菜单项Insert → Fixed Support指定两个面为固定约束在Solution节点上指定后处理内容，如查看等效应力、等效应变、位移等物理量。

双向流固耦合和单向流固耦合

双向流固耦合和单向流固耦合说到流固耦合，可能你会觉得有点头大，这听起来像是工程师的专属术语，其实就是流体和固体相互“搅和”的故事。

简单来说，它指的就是流体的流动跟固体的形变之间的相互作用。

想象一下，河水冲击着堤坝，水流的速度和冲击力会影响堤坝的结构；而堤坝的强度和形状，又反过来影响水流的走向。

听起来是不是有点像是我们生活中两个人拉锯战的情形？没错，这就是“流固耦合”，流体和固体的互动，完全离不开彼此的“捆绑”！这时候，你可能会问：单向流固耦合和双向流固耦合到底有什么区别呢？简单说，单向流固耦合就好比是单方出击，水流影响固体，但固体对水流的影响几乎可以忽略不计。

就好比你和朋友一起走在路上，你一直往前走，朋友只是跟着你跑，不会影响到你前进的速度。

就像飞行器在大气中飞行，空气流动影响机翼的形状，但机翼对空气流动几乎没有影响。

简单明了，没什么复杂的交互。

而双向流固耦合就不一样了！它更像是两个人在一起跳舞，谁也不敢停下脚步，彼此影响，彼此反应。

想象一下你在舞池中跳舞，不仅要考虑自己的动作，还得时刻注意舞伴的反应。

比如，空气流动影响到飞机的机翼形态，而机翼的变化又影响到气流的变化，气流的变化又反过来影响机翼的形状。

这可不是简单的“你走你的，我走我的”，是相互依存、互相影响的精密合作。

听着是不是挺复杂？其实这就像我们生活中的各种合作关系一样：大家都在一条船上，哪怕是一个小小的波动，也能影响到整个系统的稳定。

为什么这两者的区分很重要呢？因为在很多实际问题中，搞清楚是单向的影响还是双向的互动，能帮助我们更好地解决问题。

如果是单向耦合，那就简简单单地解决问题就行，计算量小，模型简单，没啥难度；但是一旦是双向流固耦合，那可就得复杂多了。

你得同时考虑到固体和流体的影响，甚至还要考虑到它们之间的反馈作用，这就让问题变得非常有挑战性。

毕竟，不是每个人都喜欢做那种需要两头都照顾的事情吧？但这里的挑战并不意味着无解！如今的科学家们早就用计算机技术帮我们解决了大部分的难题。

CFX_流固双向耦合的实现

CFX_流固双向耦合的实现实现流固双向耦合需要以下几个步骤：1. 网格生成：首先需要生成流体和固体模型的网格。

对于流体，可以使用常规的CFD网格生成软件（如Ansys ICEM-CFD）生成适当的流体网格。

对于固体，可以使用CAD软件生成固体模型，并通过网格生成软件（如Ansys Meshing）将其转换为固体网格。

2. 物理模型设定：根据实际情况，选择合适的流体和固体模型进行设定。

对于流体，可以选择使用Navier-Stokes方程来描述流体的运动。

对于固体，可以选择使用弹性力学方程进行模拟。

3.边界条件设定：对于流体和固体的边界条件进行设定。

对于流体，包括入口流速、出口压力、壁面摩擦等边界条件。

对于固体，包括固体的位移、力或者应力等边界条件。

4. 数值求解：根据设定的物理模型和边界条件，使用CFX软件进行数值求解。

CFX使用有限体积法对Navier-Stokes方程进行离散化，同时使用显式或隐式方法求解弹性力学方程。

5.耦合求解：在流固双向耦合中，流体和固体之间的相互作用需要通过迭代的方式求解。

首先，在给定流体的边界条件下，使用CFX求解流体部分的问题。

然后，在给定固体的边界条件下，使用CFX求解固体部分的问题。

接着，将固体的变形信息传递给流体，影响流体的边界条件。

再次使用CFX求解流体的问题，得到新的流场分布。

重复这个过程，直到流体和固体的解收敛。

6.结果分析：对求解得到的结果进行分析和后处理。

可以通过CFX提供的后处理工具，如应力和变形分布、速度和压力分布等来评估流固耦合模拟的效果。

值得注意的是，流固双向耦合模拟的实现通常需要较高的计算资源和时间。

同时，由于流固耦合问题的复杂性，对物理模型的设定以及边界条件的设定也需要经验和专业知识。

综上所述，CFX流固双向耦合的实现可以分为网格生成、物理模型设定、边界条件设定、数值求解、耦合求解和结果分析等几个步骤。

通过迭代的方式求解流固双向耦合问题，可以模拟流体和固体之间的相互作用，为工程实践提供有价值的参考。

(整理)FLUENT14双向流固耦合案例.

说明：本例只应用于FLUENT14.0以上版本。

ANSYS 14.0是2011年底新推出的版本，在该版本中，加入了一个新的模块System Coupling，目前只能用于fluent与ansys mechanical的双向流固耦合计算。

官方文档中有介绍说以后会逐渐添加对其它求解器的支持，不过这不重要，重要的是现在FLUENT终于可以不用借助第三方软件进行双向流固耦合计算了，个人认为这是新版本一个不小的改进。

模块及数据传递方式如下图所示。

一、几何准备流固耦合计算的模型准备与单独的流体计算不同，它需要同时创建流体模型与固体模型。

在geometry模块中同时创建流体模型与固体模型。

到后面流体模型或固体模块中再进行模型禁用处理。

模型中的尺寸：v1:32mm，h2:120mm，h5:60mm，h3:3mm，v4:15mm。

由于流体计算中需要进行动网格设置，因此推荐使用四面体网格。

当然如果挡板刚度很大网格变形很小时，可以使用六面体网格，划分六面体网格可以先将几何进行slice切割。

这里对流体区域网格划分六面体网格，固体域同样划分六面体网格。

二、流体部分设置1、网格划分双击B3单元格，进入meshing模块进行网格划分。

禁用固体部分几何。

设定各相关部分的尺寸，由于固体区域几何较为整齐，因此在切割后只需设定一个全局尺寸即可划分全六面体网格。

这里设定全局尺寸为1mm。

划分网格后如下图所示。

2、进行边界命名，以方便在fluent中进行边界条件设置设置左侧面为速度进口velocity inlet，右侧面为自由出流outflow，上侧面为壁面边界wall_top，正对的两侧面为壁面边界wall_side1与wall_side2（这两个边界在动网格设定中为变形域），设定与固体交界面为壁面边界（该边界在动网格中设定为system coupling类型）。

操作方式：选择对应的表面，点击右键，选择菜单create named selection，然后输入相应的边界名称。

CFX_流固双向耦合的实现

CFX 流固双向耦合的实现2010.6.4 精仪设计所王昊森○流固耦合基本问题流固耦合问题一般分为两类，一类是流‐固单向耦合，一类是流‐固双向耦合。

单向耦合应用于流畅对固体最用后，固体变形不大，即流畅的边界形貌改变很小，不影响流畅分布的，可以使用流固单向耦合。

先计算出流畅分布，然后将其中的关键参数作为载荷加载到固体结构上。

典型应用比如小型飞机按刚性体设计的机翼，机翼有明显的应力受载，但是形变很小，对绕流不产生影响。

当固体结构变形比较大，导致流畅的边界形貌发生改变后，流畅分布会有明显变化时，单向耦合显然是不合适的，因此需要考虑固体变形对流畅的影响。

两者相互作用，最终达到一个平衡状态（稳态问题中）。

比如大型客机的机翼，上下跳动量可以达到5米，以及一切机翼的气动弹性问题，都是因为两者相互影响产生的。

因此在解决这类问题时，需要进行流固双向耦合计算。

○双向流固耦合的基本方式双向流固耦合的基本思路是：分别计算流场和固体结构，然后通过中间平台交换耦合量。

每次大迭代中，分别进行一次流体计算和固体计算，并交换2次数据（每个方向各一次），直到最终收敛。

这种通过交换耦合边界的耦合量实现的双向耦合称为松耦合方式（即非耦合方程方式求解）。

（1） MPCCIMPCCI（Mesh-based parallel Code Coupling Interface）是德国法兰克福SCAI研究中心开发的针对耦合问题的工程软件。

本身没有计算功能，是作为数据交换和控制台软件存在。

具体是通过计算机内部的口通讯的监听和操作来实现数据的交换和求解器的控制。

其基本框架与CFX-ANSYS耦合方式相同。

下图为MPCCI的框架结构，示一般流固双向耦合的实现方式。

MPCCI框架结构MPCCI3.06版本可以使用ANSYS11.0以及FLUENT6.3版本。

MPCCI4.0可以使用ANSYS12.0和FLUENT12版本。

（2） CFX-ANSYS（12.0版本）CFX是集成于ANSYS中的流体计算软件，虽然功能较fluent差，但是目前只有CFX可以不借助第三方软件与ANSYS实现双向流固耦合的计算。

fluent流固耦合案例

fluent流固耦合案例
一个常见的流固耦合案例是风洞实验。

风洞是一个用于模拟飞行器在风场中运动的设备，其中飞行器模型放置在流场中，通过控制风洞内的气流运动来模拟不同飞行状态下的飞行器性能。

在风洞实验中，流体（空气）和固体（飞行器模型）之间存在耦合关系。

流体流动会受到飞行器模型的阻力、升力等力的影响，同时飞行器模型的形状、表面特性也会影响流体的流动状态。

通过调整风洞中的气流速度、飞行器模型的姿态等参数，可以模拟不同飞行状态下的流体流动和飞行器性能，帮助工程师评估飞行器设计的稳定性、升阻比、气动特性等。

在这个案例中，流体和固体之间的流固耦合是通过相互作用来实现的。

流体的速度和压力分布会受到固体表面的细微变化影响，而固体的运动和力学性能则会受到流体的作用力和流动状况的限制。

通过对风洞实验的观测和数据分析，可以获取关于飞行器在不同飞行状态下的气动性能的重要信息，为改进飞行器设计、提高性能和安全性提供参考。

弹性螺旋桨-轴双向流固耦合计算

培育健康心理, 塑造健全人格
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不穿。(名言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者的牢骚，这是羊群中的瘟疫，我不能被它传染。我要尽量避免绝望，辛勤耕耘，忍受苦楚。我一试再试，争取每天的成功，避免以失败收常在别人停滞不怕前面跌宕的山岩，生命就永远只能是死水一潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候，睁大眼睛，千万别眨眼!你会看到世界由清晰变模糊的全过程，心会在你泪水落下的那一刻变得清澈明晰。盐。注定要融化的，也许是用眼泪的方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了，也不要以为过去的光荣可以被永远肯定。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非

(完整word版)双向流固耦合实例Fluent与structure

双向流固耦合实例（Fluent与structure）说明：本例只应用于FLUENT14.0以上版本。

ANSYS 14.0是2011年底新推出的版本，在该版本中，加入了一个新的模块System Coupling，目前只能用于fluent与ansys mechanical的双向流固耦合计算。

模块及数据传递方式如下图所示。

一、几何准备流固耦合计算的模型准备与单独的流体计算不同，它需要同时创建流体模型与固体模型。

在geometry模块中同时创建流体模型与固体模型。

到后面流体模型或固体模块中再进行模型禁用处理。

模型中的尺寸：v1:32mm，h2:120mm，h5:60mm，h3:3mm，v4:15mm。

由于流体计算中需要进行动网格设置，因此推荐使用四面体网格。

当然如果挡板刚度很大网格变形很小时，可以使用六面体网格，划分六面体网格可以先将几何进行slice切割。

这里对流体区域网格划分六面体网格，固体域同样划分六面体网格。

二、流体部分设置1、网格划分双击B3单元格，进入meshing模块进行网格划分。

禁用固体部分几何。

设定各相关部分的尺寸，由于固体区域几何较为整齐，因此在切割后只需设定一个全局尺寸即可划分全六面体网格。

这里设定全局尺寸为1mm。

划分网格后如下图所示。

操作方式：选择对应的表面，点击右键，选择菜单create named selection，然后输入相应的边界名称。

【流体】Fluent双向流固耦合实例-竖板震荡仿真

【流体】Fluent双向流固耦合实例-竖板震荡仿真此案例是ANSYS自带帮助文档里，关于双向流固耦合仿真的例子，作为耦合仿真入门的案例，是挺不错的。

本文仿真软件：Transient Structural + Fluent案例描述：高1m，厚度0.06m的弹性板固定在地面上，在开始的0.5s时间内，对板一面施加100Pa的力，板子受力后弯曲。

然后撤销力，板子会回弹不断震荡。

四周是无风状态。

现在仿真此板子的受力运动过程引起附近空气的震荡，以及空气阻力对版子运动状态的影响。

一、Workbench平台搭建启动workbench软件，在软件左侧的Toolbox中调出三个模块到软件右侧的Project Schematic窗口中：Transient Structural ，Fluid Flow (Fluent)以及System Coupling。

它们之间的数据连接如下图所示。

二、固体力学仿真2.1 在workbench界面，双击A2 Engineering Data。

在打开的软件界面中，在A4单元格输入新材料名字“plane”，然后将左侧Toolbox的Density和Isotropic Elasticity两个属性用鼠标左键拖进A4单元格“plane”中，在软件正下方出现这两个参数设置。

将新建的plane材料设置为默认的固体材料。

右键A4单元格“plane”>“Default Solid Material For Model”。

然后关闭Engineering Data软件界面，返回workbench界面。

2.2 导入几何。

鼠标右键A3 Geometry >Import Geometry > Browse，打开“oscillating_plate.agdb”几何文件所在位置并导入。

几何文件在文末有下载链接。

然后双击打开A3 Geometry，进入Geometry软件界面。

生成几何并Suppress流体域“Fluid”。

ansys流固耦合案例

ansys流固耦合案例流固耦合是指流体和固体之间相互作用的一种现象，也是工程实际中经常遇到的一种情况。

在ANSYS软件中，可以通过流固耦合分析来模拟和研究这种相互作用。

下面列举了10个符合要求的ANSYS 流固耦合案例。

1. 水流对桥梁的冲击分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究水流对桥梁结构的冲击力和应力分布情况，以评估桥梁的稳定性。

2. 水下管道的流固耦合分析：通过ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟水下管道在水流作用下的应力和变形情况，以确定管道的安全性能。

3. 水泵的流固耦合分析：利用ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟水泵在工作状态下的流体流动和叶轮的应力分布，以优化水泵的设计。

4. 风力发电机叶片的流固耦合分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究风力发电机叶片在风力作用下的变形和应力分布情况，以提高叶片的性能和可靠性。

5. 汽车底盘的流固耦合分析：利用ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟汽车底盘在行驶过程中的气动力和振动响应，以改善车辆的稳定性和乘坐舒适性。

6. 船舶结构的流固耦合分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究船舶结构在船体运动和海洋波浪作用下的应力和变形情况，以提高船舶的稳定性和安全性。

7. 石油钻井过程中的流固耦合分析：利用ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟石油钻井过程中的井筒流体流动和井壁的应力分布，以优化钻井工艺和提高钻井效率。

8. 液压缸的流固耦合分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究液压缸在工作过程中的液体流动和缸体的应力分布情况，以提高液压缸的性能和可靠性。

9. 燃烧室的流固耦合分析：利用ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟燃烧室内燃烧过程中的流体流动和壁面的热应力分布，以改善燃烧室的燃烧效率和寿命。

10. 水轮机的流固耦合分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究水轮机叶片在水流作用下的变形和应力分布情况，以提高水轮机的转换效率和可靠性。

以上是符合要求的10个ANSYS流固耦合分析案例，这些案例涵盖了不同领域和不同类型的流固耦合问题，可以帮助工程师和设计师更好地理解和解决实际工程中的流固耦合问题。

某发电车车下燃油箱的流固耦合分析

某发电车车下燃油箱的流固耦合分析【摘要】本文基于双向流固耦合方法，联合软件Star-CCM+和Abaqus，利用数值分析研究了充油量为50%的某发电车车下燃油箱在分别受到不同方向的冲击后，箱内燃油的晃动情况以及箱体结构的瞬时应力分布情况，找出了燃油箱中容易出现结构破坏的位置，并给出了相应改进方案，为保证燃油箱的强度安全提供了可靠的设计参考。

【关键词】发电车燃油箱流固耦合Star-CCM+ Abaqus1 数值模型的建立流固耦合是仿真业界的热点和难点，耦合作用仅仅发生在固液两相交界面上，如气动或水动弹性等；目前常用解决方案是利用FEM和CFD专业软件各自进行固体域和流体域内单增量步的计算，然后按指定策略在耦合交界面网格处交换和更新必要数据，再各自进行新一轮单增量步计算，如此循环，直至满足收敛要求。

V6版本以上的Star-CCM+已经可以实现与Abaqus直接双向流固耦合，并且耦合交互面网格无需严格匹配，大大简化了耦合设置过程。

1.1 研究对象与材料参数该发电车主要在高寒地带行驶，因此燃油箱总体采用“外箱+保温材料+内箱”的“三明治”结构，设计容积约3200L。

内、外箱体通过加强筋框架连接，内箱里还设有若干开孔挡板用来控制燃油晃动。

箱体顶部大开孔为注油孔，两侧还分别布有6个开孔。

本文约定，所有模型的x方向为纵向，y方向为横向，z方向为垂向，且重力方向为负z方向。

燃油箱内、外箱体及加强筋框架均由耐候钢Q355GNHE制成，其弹性模量约为210GPa，泊松比为0.28，密度为7800 kg/m3，屈服强度约为355 MPa。

保温材料为硬质聚氨酯泡沫塑料，其弹性模量比钢材要小三个量级以上，因此本文将忽略保温材料结构。

燃油选用-20#轻柴油，可保证在-20℃低温时仍不会结蜡，其密度约为780kg/m3，动力粘度接近水的3倍，约为2.4×10-3 Pa·s。

另外，燃油晃动模拟还需考虑空气，其密度约为1.18 kg/m3，动力粘度约为1.86×10-5Pa·s。

ansys流固耦合案例

ansys流固耦合案例
ANSYS流固耦合是一种模拟分析技术，用于研究流体和固体之间的相互作用。

它可以在一个模拟中同时考虑流体和固体的运动和变形，从而更准确地预测系统的行为。

以下是一些ANSYS流固耦合的应用案例：
1. 水下爆炸冲击分析：在这种情况下，流固耦合分析可以用于研究水中的爆炸冲击对周围结构的影响。

通过考虑水的流动和固体结构的变形，可以更准确地预测爆炸冲击的传播路径和结构的破坏程度。

2. 风力发电机叶片设计：在风力发电机中，叶片的设计对其性能至关重要。

流固耦合分析可以用于优化叶片的形状和材料，以最大限度地提高能量转换效率。

通过考虑风的流动和叶片的变形，可以预测叶片的受力情况和振动特性。

3. 水力润滑轴承分析：在水力润滑轴承中，流体的流动对轴承的性能和寿命有重要影响。

流固耦合分析可以用于优化轴承的设计，以减少摩擦和磨损，并提高轴承的承载能力。

通过考虑流体的流动和轴承的变形，可以预测轴承的润滑性能和寿命。

4. 波浪对海洋结构物的影响分析：在海洋工程中，波浪对海洋结构物的影响是一个重要的研究领域。

流固耦合分析可以用于研究波浪对海洋平台、堤岸和海底管道等结构物的冲击和振动情况。

通过考虑波浪的流动和结构物的变形，可以预测结构物的破坏程度和安全
性能。

这些案例只是流固耦合分析的一小部分应用领域，实际上在工程和科学研究中有很多其他的应用。

ANSYS作为一种强大的模拟软件，可以帮助工程师和科学家更好地理解和优化流体和固体系统的相互作用。

ADINA流固耦合实例

实例3 隧道内具有柔性结构的流固耦合分析问题：隧道内具有柔性结构的流固耦合如图3-1所示。

图3-1 流体-固体结构示意图一、目的1. 掌握流固耦合作用FSI在Adina-AUI中的操作过程。

2. 掌握用伸缩比例因子画流固耦合模型。

3. 定义引导点(leader-follower points)。

二、定义模型主控数据1. 定义标题：选Control→Heading→敲入标题“exe03: Fluid flow over a flexible structure in a channel, ADINA input”→and click OK。

2. FSI分析：在右边Analysis Type区选FSI按钮。

3. 主控自由度选Control→Degrees of Freedom→不选X-Translation, X-Rotation, Y-Rotation andZ-Rotation按钮→and click OK。

4. 分析假设：大位移，小应变。

选Control→Analysis Assumptions→Kinematics→设置“Displacements/Rotations”为Large→ click OK。

(注：非常薄的结构，因此为小应变)。

三、力学模型1. 柔性结构建立模型1). 柔性结构几何模型坐标点如表3-1，几何结构如图3-2所示。

其几何面见表3-2所示。

①选Define Points 图标→按表3-1输入几何点坐标→ click OK .②选Define Surfaces 图标→设置TYPE 为Vertex → click OK(如图3-2所示)。

2). 施加固定边界条件和流-固边界条件①.图3-2中，在L2线上施加固定约束，其过程可用Adina-AUI 完成。

②. 流-固边界，选Model →Boundary Conditions →FSIBoundary →add FSI boundary number 1→在表中头两行敲入流固边界线编号1和 3 and click OK 。

双向流固耦合实例

双向流固耦合实例（Fluent与structure）说明：本例只应用于FLUENT14.0以上版本。

ANSYS 14.0是2011年底新推出的版本，在该版本中，加入了一个新的模块System Coupling，目前只能用于fluent与ansys mechanical的双向流固耦合计算。

模块及数据传递方式如下图所示。

一、几何准备流固耦合计算的模型准备与单独的流体计算不同，它需要同时创建流体模型与固体模型。

在geometry模块中同时创建流体模型与固体模型。

到后面流体模型或固体模块中再进行模型禁用处理。

模型中的尺寸：v1:32mm，h2:120mm，h5:60mm，h3:3mm，v4:15mm。

由于流体计算中需要进行动网格设置，因此推荐使用四面体网格。

当然如果挡板刚度很大网格变形很小时，可以使用六面体网格，划分六面体网格可以先将几何进行slice切割。

这里对流体区域网格划分六面体网格，固体域同样划分六面体网格。

二、流体部分设置1、网格划分双击B3单元格，进入meshing模块进行网格划分。

禁用固体部分几何。

设定各相关部分的尺寸，由于固体区域几何较为整齐，因此在切割后只需设定一个全局尺寸即可划分全六面体网格。

这里设定全局尺寸为1mm。

划分网格后如下图所示。

操作方式：选择对应的表面，点击右键，选择菜单create named selection，然后输入相应的边界名称。

双向流固耦合的问题

双向流固耦合的问题双向流固耦合这个东西啊，可真是有点让人摸不着头脑呢。

（一）啥是双向流固耦合就好像是流体和固体之间有了一场超级神秘的互动舞会。

流体在那动啊动，固体也不闲着，它们互相影响着对方的状态。

比如说，在航空航天领域，飞机的机翼在高速飞行的时候，空气这个流体就会和机翼这个固体有这种双向的耦合关系。

空气的流动会让机翼发生微小的变形，而机翼的变形又会反过来改变空气的流动状态，就像两个调皮的小伙伴在互相捣乱又互相配合。

（二）它难在哪呢哎呀，这个双向流固耦合的难点可不少。

一方面，要准确地描述流体的运动就已经很不容易了，什么纳维 - 斯托克斯方程之类的，听起来就头大。

另一方面，固体的力学特性也得搞清楚，而且还得把它们两者之间的相互作用关系建立起来，这就像是要把两根特别滑的丝线给紧紧地拧在一起，可费劲了。

（三）在实际中的应用和例子1. 汽车工业汽车在行驶的时候，车身周围的空气流动和车身这个固体之间就存在双向流固耦合。

风会让车身有轻微的晃动和变形，而车身的形状和变形又会影响风阻和风噪。

要是能把这个关系研究透彻了，就能设计出更省油、更安静的汽车啦。

2. 桥梁工程大桥矗立在那里，河流的水流和桥梁之间也有这种耦合关系。

水流的冲击力会让桥梁有一定的振动，而桥梁的振动又会改变水流的形态。

如果在设计桥梁的时候不考虑这个，那可能就会有安全隐患哦。

（四）我们怎么去研究它呢其实有不少方法呢。

一种是数值模拟的方法，就是用计算机软件来模拟这个复杂的过程。

不过这就需要超级强大的计算能力，还得有很精确的模型。

还有一种是实验的方法，通过风洞实验、水洞实验之类的，直接观察和测量流体和固体之间的相互作用。

但是实验的成本可高啦，而且有时候环境因素很难控制得特别精准。

双向流固耦合这个东西虽然很复杂，但是它真的超级有趣，就像是一个等待我们去解开的巨大谜题。

双向流固耦合流固耦合交接面面积不一致

双向流固耦合流固耦合交接面面积不一致咱们今天聊聊“流固耦合”这个话题。

听上去是不是有点高大上？流固耦合就是描述流体（比如水、空气）和固体（像金属、塑料）之间互相影响的过程。

比如，水流经过船体，船体会受到压力变化，船体的形状又影响水流的速度和方向。

简单来说，就是两者之间在物理上的互相牵制，像是恋爱中的“你推我拉”一样复杂又微妙。

今天我们要重点讲的是流固耦合中的一个细节——交接面面积不一致。

哎，别着急，听我慢慢给你道来。

你要是觉得一开始有点晦涩，没关系，咱们慢慢解开谜团。

咱得搞清楚什么是“交接面”。

简单来说，就是流体和固体接触的地方。

比如，水流跟船底碰面，船底和水流之间的接触面就是交接面。

你想啊，水和船底的互动可复杂了：水的流速不一样，船底的形状也不一样，它们之间的关系瞬息万变。

水流可能猛烈冲击船底，而船底的反应又影响水流的速度。

就像你踩刹车，汽车的反应和地面的摩擦力也会影响刹车效果。

嗯，想明白了吧？但问题来了，交接面有时候并不是完美对接的。

比如，船底的形状可能是弯曲的，而水流的速度又不是均匀的，这就导致了交接面面积的变化，或者说不一致。

是不是有点绕？通俗来说，就是水流和船体接触的区域不固定，变化多端。

有时候大，有时候小。

这种变化在流固耦合分析中就成了一个“死结”，让人抓狂。

然后就得说到为什么交接面不一致会造成问题了。

你想啊，交接面面积一变，水流和船体之间的压力也就变了。

而这种变化不仅仅影响船体的运动，还会影响流体的流动。

想象一下，如果你在洗手池里玩水，水流一会儿撞到旁边的墙，一会儿撞到你手指，水的流动就不再是简单的直线了。

而如果这个交接面的形状发生不规则变化，那可就闹心了。

这就像你在洗车时，水枪喷到车窗和车轮的角度不同，清洗效果自然差别大。

这时，咱们就得注意如何精确计算这些交接面上的压力变化。

如果不注意这些细节，整个系统的计算就会出问题，甚至引发一些意想不到的后果。

比如，船体可能因为某个部位的压力过大而发生变形，甚至发生破裂。

客车水箱双向流固耦合动力学分析与结构优化

客车水箱双向流固耦合动力学分析与结构优化客车水箱双向流固耦合动力学分析与结构优化摘要：客车水箱是保证发动机工作稳定温度的关键部件，对车辆性能和使用寿命有着重要影响。

本文旨在通过对客车水箱的双向流固耦合动力学分析与结构优化，探讨水箱的工作原理、影响因素以及优化方案，提高客车水箱的性能。

一、引言客车水箱作为冷却系统的核心组成部分，实现发动机散热效果的同时，保证发动机在工作稳定温度下运行。

水箱的性能直接影响着客车的运行效率和寿命。

双向流固耦合动力学分析能够帮助我们深入了解水箱的工作原理和影响因素，并通过结构优化提高水箱的性能。

二、客车水箱的工作原理客车水箱通常由导流板、水箱外壳、冷却管、冷却片等部件组成。

冷却液通过冷却管进入水箱，通过与冷却片的接触，达到散热效果后再回流至发动机。

冷却液在水箱内的流动状态和导热性能，直接影响水箱的散热效果。

三、客车水箱流固耦合动力学分析1. 流动分析：通过CFD仿真技术，模拟冷却液在水箱内的流动状态。

可以获取冷却液的流速、压力分布和流动路径等信息，为分析散热效果提供依据。

2. 热传导分析：通过有限元分析方法，模拟水箱内冷却片的传导热过程。

可以得到冷却片表面的温度分布情况，为优化冷却片结构提供数据支持。

3. 热传递分析：综合考虑冷却液对冷却片的冷却效果和冷却片对冷却液的回温效果，进行热传递分析。

根据实际情况，确定水箱设计参数，如导流板形状、冷却管布置等。

四、客车水箱结构优化1. 导流板优化：根据热传递分析结果，结合流场分析，通过调整导流板形状和位置，改善冷却液在水箱内的流动状态，提高散热效果。

2. 冷却片优化：通过有限元分析和实验验证，优化冷却片的结构参数，以提高热传导效率和散热面积。

3. 冷却管优化：根据流动分析结果，优化冷却管的布置，提高冷却液的流速和冷却效果。

五、结论与展望通过双向流固耦合动力学分析与结构优化，可以有效提高客车水箱的散热效果和性能，延长其使用寿命。

未来的研究可以进一步探索材料的优化和新型散热结构的设计，提高客车水箱的整体性能。

单向流固耦合和双向流固耦合的控制方程

单向流固耦合和双向流固耦合的控制方程《单向流固耦合和双向流固耦合的控制方程：我的探索之旅》我呀，是个对科学特别好奇的小学生。

最近，我在学习中碰到了两个超级酷的东西，单向流固耦合和双向流固耦合。

哇，这名字听起来就很厉害，是不是？咱们先来说说单向流固耦合吧。

我就把它想象成一场特别的接力赛。

流体就像一个跑得超快的选手，固体呢，就像是另一个选手。

在单向流固耦合里，流体这个选手先跑起来，他有自己的一套规则，也就是控制方程。

这个控制方程就像是他跑步的路线图。

比如说，对于流体来说，有连续性方程。

我觉得这个连续性方程就像是在说，流体这个选手在跑道上跑的时候，他不能突然消失或者突然变多，得保持一种连贯性，就像我们排队的时候，一个挨着一个，不能突然空出很大的位置或者突然挤成一堆。

还有纳维- 斯托克斯方程，这个方程可复杂啦，我觉得它就像是这个流体选手跑步的时候，各种力量对他的影响。

就好比这个选手在跑步的时候，有风吹着他（外力），他自己的体重（惯性力），还有跑道对他的摩擦力（粘性力），这些力都要在这个方程里体现出来。

那固体呢？在单向流固耦合里，固体就像是在等着流体选手跑过来然后做出反应。

固体也有自己的方程，像固体的力学平衡方程。

我想这就好比固体这个选手站在那里，他要保证自己不会倒，各种力在他身上要达到平衡。

当流体选手跑过来的时候，流体对固体施加了力，固体就根据自己的方程来调整自己的状态，但是这个时候，固体可不会反过来去影响流体选手的路线哦，这就是单向的意思，就像一个是主动出击，另一个只能被动接受。

我再和小伙伴们讨论这个的时候，我的好朋友小明就问我：“那双向流固耦合又是啥呢？难道是两个选手互相影响？”哈哈，还真被他说对了一部分呢。

双向流固耦合里，流体和固体就像是两个互相打闹的小伙伴。

流体的控制方程还是那些连续性方程和纳维- 斯托克斯方程，因为流体的那些特性还是不变的。

可是这时候，固体就不再是干等着被影响了。

固体的控制方程也变得更加复杂啦。