MpCCI_在流固耦合换热中的应用

合集下载

流固耦合解决方案及MPCCI功能介绍

电子机械领域打印机磁流体
核工业领域大气环境领域生物力学和医疗领域 …
-24-
MpCCI的应用领域
流固耦合
汽车外形空气动力学设计
StarCD–Nastran/ ABAQUS
压电系统的阻尼
StarCD–ANSYS
聚合物静态混合器
StarCD–Permas
生物力学模拟
StarCD–Mecano
汽车安全气囊气体喷射模拟 CFX–Marc
Computing 开发的。发展历史为：
• 1996 开发Coupling Communication Library (CoCoLib)。 • 2000 首次公开发布MpCCI version 1.0 • 2001-2002 MpCCI version 1.x • 2003 MpCCI version 2.0 • 2004 MpCCI version 3.0 最新版本是3.10
改进的隐式流固耦合
0 = σ ij , j + f i
ε ij
=
1 2
(u i, j
+ u j,i )
σ ij = 2 µε ij + λε δ kk ij
σ ij n ij = Fi
STAR-CD 温度
STAR-CD 等效应力
-7-
分析实例
计算模型
管壳式换热器
-8-
分析实例
换热器温度场变化
-9-
结果可视化处理
-21-
MpCCI 体系结构
1. 准备模型
模模型型文文件件AA
模模型型文文件件 BB
2. 定义耦合过程 3. 耦合计算
软件
耦合区域
物理量
选项

基于MpCCI的Abaqus和Fluent流固耦合案例1

CAE联盟论坛精品讲座系列基于MpCCI的Abaqus和Fluent流固耦合案例主讲人：mafuyin CAE联盟论坛总监摘要：通过MpCCI流固耦合接口程序，对某薄壁管道流动中的传热过程进行了Abaqus和Fluent相结合的流固耦合仿真分析。

信息介绍了从建模、设置到求解计算和后处理的全过程，对相关研究人员具有参考意义。

1 分析模型用三维建模软件solidworks建立了一个管径为1m的弯管，结构尺寸如图1a所示，管的结构如图1b所示，流体的模型如图1c所示。

值得注意的是，由于拓扑特征的原因，这样的管壁模型无法通过对圆环扫略直接生成，而需先通过对大圆的扫略生成实心的模型(类似于流体模型)，然后进行抽壳得到管壁的模型。

用同样的方法对大圆半径减去管壁厚度的圆进行扫略得到流体模型。

a. 尺寸关系b. 管壁结构c. 流体模型图1. 几何模型示意图图2. 流固耦合传热分析模型示意图内壁面(耦合面)速度入口v=6m/s; T in=600K外壁面压力出口P=0Pa；T out=300K由于管壁结构和流体的热学行为不同，传热系数等都不一样，所以属于典型的流固耦合传热问题，热学模型如图2所示。

即管的一端为流体速度入口，一端为压力出口，给定流体外壁面一个初始温度600K，流体入口速度为6m/s，温度为600K，出口相对大气压力为0Pa，出口温度为300K。

需要求解流体和管壁的温度场分布情况。

2 流体模型将图1c的流体模型以Step格式导入Fluent软件通常使用的前处理器Gambit中，如图3a所示。

设置求解器为，然后划分体网格，网格尺寸为100mm，类型为六面体单元，一共生成4895个体单元，网格如图3b所示。

a. 导入Gambit软件中的流体模型b. 流场的网格模型图3. 流体模型及网格示意图进行网格划分后，需定义边界条件，在Gambit软件中先分别定义速度入口(VELOCITY_INLET)、压力出口(PRESSURE_OUTLET)和壁面(Wall)三组边界条件，具体参数设置在Fluent软件中进行。

abaqus与fluent流固耦合

基于MPCCI的流固耦合成功案例基于MPCCI的流固耦合成功案例（一）机翼气动弹性分析1 问题陈述机翼绕流问题是流固耦合中的经典问题。

以前由于缺乏考虑流固耦合的软件，传统的分析方法是将机翼视为刚体，不考虑其弹性变形，通过CFD软件来计算机翼附近的流场。

这个强硬的假设很难准确的描述流场的实际情况。

更无法预测机翼的振动。

MPCCI是基于代码耦合的并行计算接口，它可以同时调用结构和流体的软件来实现流固耦合。

我们通过MPCCI，能很好的预测真实情况下的机翼绕流问题。

采用ABAQUS结构分析软件来求解结构在流畅作用下的变形和应力分布，通过Fluent软件来计算由于固体运动和变形对整个流场的影响。

2 模拟过程分析顺序MpCCI的图形用户界面可以方便的读入结构和流体的输入文件。

后台调用ABAQUS和FLUENT。

在MPCCI耦合面板中选择耦合面，然后选择在相应耦合面上流体和固体需要交换的量。

启动MpCCI进行耦合。

3 边界条件设置图1 无人机模型和流体计算模型结构部分单个机翼跨度在1.5m左右，厚度为0.1m左右。

边界条件为机翼端部的固定，三个方向的位移完全固定，另一端完全自由。

在固体中除了固定端的面外，其他三个面为耦合面。

流体部分采用四面体网格，采用理想气体作为密度模型。

流体的入口和出口以及对称性边界条件如下图所示。

图2 固体有限元模型4 计算方法的选择通过结合ABAQUS和FLUENT，使用MPCCI计算流固耦合。

在本例中，固体在流场作用下产生很大的变形和运动。

在耦合区域，固体结构部分计算耦合面上的节点位移，通过MPCCI传输给FLUENT的耦合界面，FLUENT 计算出耦合区域上的节点力载荷，然后通过MPCCI传给结构软件ABAQUS。

在MPCCI的耦合面板中选择的耦合面如图所示，交换量为：节点位移、相对受力。

采用ABAQUS中的STANDARD算法，时间增量步长为0.1毫秒。

5 计算结论通过MPCCI结合ABAQUS和FLUENT，成功地计算在几何非线性条件下的气动弹性问题，得到了整个流体区域的流场分布以及结构的动态响应历程。

第三方平台软件流固耦合mpcci介绍(中文版)案例

?基于mpcci的流固耦合解决方案能够解决大变形的问题基于mpcci的流固耦合解决方案能够解决大变形的问题流固耦合问题经常涉及到大位移和大变形fluent在动网格领域远远领先与其他cfd软件使用fluent和mpcci耦合可以顺利地模拟大变形问题?基于mpcci的流固耦合解决方案能够在各种环境如cluster下实现并行计算基于mpcci的流固耦合解决方案能够在各种环境如cluster下实现并行计算流固耦合的计算量远远大于单独流体或者单独固体的分析对硬件提出了很大的挑战mpcci采用clientserver体系结构客户机和服务器的通信采用tcpip协议使得流固耦合可以运行于任何的主流计算机平台以及网络环境客户端代码本身的并行仍然采用原有的并行机制?基于mpcci的流固耦合解决方案能够实现时间异步的流固耦合分析基于mpcci的流固耦合解决方案能够实现时间异步的流固耦合分析对于流固耦合问题来说流体和固体的响应时间往往相差很大cfd软件和fem软件对分析时间步长也有不同的要求基于mpcci的流固耦合可以对流体和固体单独设定各自的时间步长yesilovempcci
MpCCI的工作原理
• 结构和流体方程独立求解，互相交换边界条件
• MpCCI自动完成耦合面上数据的插值和传递
MpCCI的优势
• 适应性强。对特定的问题，使用“合适”的软件来解决
• 对运行平台，网络环境没有限制
• 支持大部分主流计算软件的直接耦合模拟
• MpCCI提供了API Toolkit，可以方便的与用户自己编写的程序进行耦合计算
下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周
围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ了，快来我给你扇扇”。孩

基于MpCCI的Abaqus和Fluent流固耦合案例

基于MpCCI 的Abaqus 和Fluent 流固耦合案例mafuyin摘要：通过MpCCI 流固耦合接口程序，对某薄壁管道流动中的传热过程进行了Abaqus 和Fluent 相结合的流固耦合仿真分析。

信息介绍了从建模、设置到求解计算和后处理的全过程，对相关研究人员具有参考意义。

1 分析模型用三维建模软件solidworks 建立了一个管径为1m 的弯管，结构尺寸如图1a 所示，管的结构如图1b 所示，流体的模型如图1c 所示。

用同样的方法对大圆半径减去管壁厚度的圆进行扫略得到流体模型。

a. 尺寸关系b. 管壁结构c. 流体模型图1. 几何模型示意图图2. 流固耦合传热分析模型示意图内壁面(耦合面) 速度入口v=6m/s; T in =600K 外壁面压力出口 P=0Pa ；T out =300K由于管壁结构和流体的热学行为不同，传热系数等都不一样，所以属于典型的流固耦合传热问题，热学模型如图2所示。

需要求解流体和管壁的温度场分布情况。

2 流体模型将图1c的流体模型以Step格式导入Fluent软件通常使用的前处理器Gambit 中，如图3a所示。

设置求解器为，然后划分体网格，网格尺寸为100mm，类型为六面体单元，一共生成4895个体单元，网格如图3b所示。

流固耦合概述及应用研究进展

流固耦合概述及应用研究进展流固耦合概述及应用研究进展摘要流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的一门力学分支。

顾名思义，它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这二者交互作用的一门科学。

流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的交互作用(fluid．solid interaction)：变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动，而变形或运动又反过来影响流场，从而改变流体载荷的分布和大小。

总体上 ,流固耦合问题按耦合机理可分为两大类:一类的特征是流固耦合作用仅仅发生在流、固两相交界面上,在方程上耦合是由两相耦合面的平衡及协调关系引入的;另一类的特征是流、固两相部分或全部重叠在一起 ,耦合效用通过描述问题的微分方程来实现。

1 流固耦合概述1．1引言历史上，人们对流固耦合现象的早期认识源于飞机工程中的气动弹性问题。

Wright兄弟和其它航空先驱者都曾遇到过气动弹性问题。

直到1939年二战前夕，由于飞机工业的迅猛发展，大量出现的飞机气动弹性问题的需要，有一大批科学家和工程师投入这一问题的研究。

从而，气动弹性力学开始发展成为一门独立的力学分支。

如果将与飞机颤振密切相关的气动弹性研究作为流固耦合的第一次高潮的话，则与风激振动及化工容器密切相关的研究可作为流固耦合研究的第二次高潮。

事实上，从美国ASME应用力学部召开的历次流固耦合研讨会上可以看出，流固耦合问题涉及到很多方面。

比如：空中爆炸及响应，噪声相互作用问题，气动弹性，水弹性问题，充液结构内的爆炸分析，管道中的水锤效应，充液容器的晃动及毛细流中血细胞的变形，沉浸结构的瞬态运动，流固相互冲击，板的颤振及流体引起的振动，圆柱由于热交换引起支持附件松动的非线性流固耦合系统，声音与结构的相互作用，涡流与结构的相互作用，机械工程中的机械气动弹性问题等等。

1.2流固耦合力学定义和特点流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的--I'l力学分支。

流固热耦合

流固热耦合流固耦合是一种复杂的热耦合，它表示流体和固体之间的热耦合。

流固耦合对于了解物理系统的热传导特性是非常重要的，它可以用来模拟控制机械热力学系统中的温度场。

流固耦合现在已经用于多种应用，如发动机温度控制、核能使用等。

流体是由固体的表面蒸发而形成的，流体蒸发热量将有助于将固体面的热量输送至其他空间。

由于流体流动过程中受到热源和热汇的影响，所以流体与固体之间会取得一种耦合状态。

流体与固体之间的热耦合过程就是流固耦合。

流固热耦合由四个环节组成：热源、冷却器、工艺侦测器和控制器。

热源可以通过能量传输，如汽油发动机、内燃机等，将热量输入到流体中。

冷却器能够将流体中的热量输出到外界环境中去。

工艺侦测器用于检测流体的温度，告知控制器机器实际温度，从而使控制器能够进行合理的参数设定来确保热环境平衡。

流固耦合系统中，固体发放热量给流体，流体发放热量给周围环境，而流体及固体温度又影响流体的热传质量。

综上所述，流热耦合的传热系统需要满足热平衡条件，即求得系统中热源、冷却器及其他原件之间的热传质量，以求得最终的热平衡状态。

流固耦合不仅可以通过热传质量控制及求解热平衡状态来应用，还可以用于模拟和控制物理机械系统，从而实现对发动机温度场的控制。

比如，它可以用于汽车、摩托车发动机温度控制，以实现发动机额定温度场，从而防止由于超温造成的发动机故障现象。

此外，核能中也开始应用流固耦合，以减轻给定气温和流速下的热力学效应，减少危害或者提高气流的能量使用效率，使多边热换器系统变得更加先进。

从上述可知，流固耦合体系对控制机械热力系统的温度场有着重要的作用，这一热耦合体系的发展与应用已经越来越普及，在节能环保、发动机控制及核能等多个领域发挥着重要作用。

我们期待未来流固耦合系统会发展得更好，并为社会发展作出更大的贡献。

第三方平台软件流固耦合mpcci介绍(中文版)汇总资料

system, ABS, shock absorbers
• Electronics
– Cooling of electronic components – Manufacturing of integrated circuits
• Rubber
– Flow limiters, seals – Tire hydroplaning
– 尺寸和位置对应 – 标识耦合面 – 其余的设置完全互相独立
How Easy is MpCCI
1. 构造和运行独立的CFD和FEM模型 2. 使用MPCCI的用户界面耦合独立的CFD和FEM模型 3. 从MPCCI图形用户界面运行耦合仿真 4. 对耦合结果的考察和后处理
耦合独立的CFD和FEM模型
How Easy we can use MpCCI
1. 构造和运行独立的ABAQUS和FLUENT模型 2. 使用MPCCI的用户界面耦合独立的ABAQUS和FLUENT
模型 3. 从MPCCI图形用户界面运行耦合仿真 4. 对耦合结果的考察和后处理
建立 ABAQUS 和FLUENT 模型
• 分别建立流体和固体模型
• MpCCI： Mesh-based parallel Code Coupling Interface
• MpCCI软件是由德国Fraunhofer科学计算法则研究所（ SCAI）开发的面向多学科、多物理场的专业接口软件
– Fraunhofer-SCAI从1996年开始从事MPCCI的研究工作，并成为这一领域的活跃领导者，推出MPCCI的前身CoCoLib和Grissli，并且得到了大量的工程验证。
流固耦合－－面临的挑战
• 对使用者的挑战
– 对工程师提出了更高的要求

abaqus与fluent流固耦合

基于MPCCI的流固耦合成功案例基于MPCCI的流固耦合成功案例（一）机翼气动弹性分析1 问题陈述机翼绕流问题是流固耦合中的经典问题。

以前由于缺乏考虑流固耦合的软件，传统的分析方法是将机翼视为刚体，不考虑其弹性变形，通过CFD软件来计算机翼附近的流场。

这个强硬的假设很难准确的描述流场的实际情况。

更无法预测机翼的振动。

MPCCI是基于代码耦合的并行计算接口，它可以同时调用结构和流体的软件来实现流固耦合。

我们通过MPCCI，能很好的预测真实情况下的机翼绕流问题。

采用ABAQUS结构分析软件来求解结构在流畅作用下的变形和应力分布，通过Fluent软件来计算由于固体运动和变形对整个流场的影响。

2 模拟过程分析顺序MpCCI的图形用户界面可以方便的读入结构和流体的输入文件。

后台调用ABAQUS和FLUENT。

在MPCCI耦合面板中选择耦合面，然后选择在相应耦合面上流体和固体需要交换的量。

启动MpCCI进行耦合。

3 边界条件设置图1 无人机模型和流体计算模型结构部分单个机翼跨度在1.5m左右，厚度为0.1m左右。

边界条件为机翼端部的固定，三个方向的位移完全固定，另一端完全自由。

在固体中除了固定端的面外，其他三个面为耦合面。

流体部分采用四面体网格，采用理想气体作为密度模型。

流体的入口和出口以及对称性边界条件如下图所示。

图2 固体有限元模型4 计算方法的选择通过结合ABAQUS和FLUENT，使用MPCCI计算流固耦合。

在本例中，固体在流场作用下产生很大的变形和运动。

在MPCCI的耦合面板中选择的耦合面如图所示，交换量为：节点位移、相对受力。

采用ABAQUS中的STANDARD算法，时间增量步长为0.1毫秒。

5 计算结论通过MPCCI结合ABAQUS和FLUENT，成功地计算在几何非线性条件下的气动弹性问题，得到了整个流体区域的流场分布以及结构的动态响应历程。

【达尔整理】ANSYS流固耦合分析实例命令流

达尔文档DareDoc分享知识传播快乐ANSYS流固耦合分析实例命令流本资料来源于网络，仅供学习交流2015年10月达尔文档|DareDoc整理目录ANSYS流固耦合例子命令流............................................................................. 错误!未定义书签。

ANSYS流固耦合的方式 (3)一个流固耦合模态分析的例子1 (3)一个流固耦合模态分析的例子2 (4)一个流固耦合建模的例子 (7)一加筋板在水中的模态分析 (8)一圆环在水中的模态分析 (10)接触分析实例---包含初始间隙 (14)耦合小程序 (19)流固耦合练习 (21)一个流固耦合的例子 (22)使用物理环境法进行流固耦合的实例及讲解 (23)针对液面晃动问题，ANSYS/LS-DYNA提供三种方法 (30)1、流固耦合 (30)2、SPH算法 (34)3、ALE（接触算法） (38)脱硫塔于浆液耦合的分析 (42)ANSYS坝-库水流固耦合自振特性的例子 (47)空库时的INP文件 (47)满库时的INP文件 (49)计算结果 (52)ANSYS流固耦合的方式一般说来，ANSYS的流固耦合主要有4种方式：1，sequential这需要用户进行APDL编程进行流固耦合sequentia指的是顺序耦合以采用MpCCI为例,你可以利用ANSYS和一个第三方CFD产品执行流固耦合分析。

在这个方法中，基于网格的平行代码耦合界面(MpCCI) 将ANSYS和CFD程序耦合起来。

即使网格上存在差别，MpCCI也能够实现流固界面的数据转换。

ANSYS CD中包含有MpCCI库和一个相关实例。

共轭传热和流固热耦合

共轭传热和流固热耦合在讨论共轭传热和流固热耦合的时候，大家可不要被这些专业术语吓到。

想象一下你在厨房里煮汤的场景，火炉一开，锅底的热量开始传递到水里。

共轭传热就像是这个过程，但要复杂得多。

水在锅里翻滚，热量通过锅底传递到汤里，这就是一种传热方式。

而流固热耦合就更有趣了，想象一下你在海边，风吹过水面，水流和空气之间的互动，实际上，热量在这两者之间也在不断传递。

这种现象不仅存在于厨房，也在我们生活中的各个角落，比如冷却系统、发动机散热、甚至是你家里的空调。

可能有朋友会问，为什么要研究这些东西呢？嘿嘿，简单说，就是为了让我们的生活更顺利，技术更先进。

想象一下，如果我们能够更好地理解这些热量的流动，像大厨调配食材一样精准，那我们的机器就能运作得更高效，节省资源，减少能耗。

比如汽车发动机，若能有效控制温度，能让发动机性能更好，省油又环保。

就像大家常说的“得温度者得天下”，这里的“温度”可不仅仅指天气。

然后，咱们再聊聊流固热耦合的另一面。

流固耦合听起来很复杂，但实际上是描述液体和固体之间如何互动。

比如当你在河里划船，船的形状、流速都会影响水流的状态，而水流也会影响船的运动。

这种相互影响在许多工程中都是至关重要的，尤其是在航空航天、土木工程等领域。

想想看，飞机在高空飞行时，机身与空气的摩擦、温度变化，这些都在无形中影响着飞行的稳定性和安全性。

说到这里，可能有朋友又想问了，具体怎么实现呢？科学家和工程师们已经想了很多办法，像数值模拟、实验测试等等。

数值模拟就像是在电脑上玩游戏，提前模拟出不同情况下的表现，能节省大量的时间和资源。

实验测试就有点像是做实验，验证理论的准确性。

在这两者的结合下，大家就能更清楚地看到流体和固体如何相互作用，热量又是如何传递的。

别小看这些研究成果，它们在我们的日常生活中可是大有用处。

比如说，现代建筑设计中，设计师会考虑热传递和流动，确保建筑能保持良好的温度和舒适度。

还记得那句老话吗，“居者有其屋，温暖才是福”。

基于MpCCI的Abaqus和Fluent流固耦合案例1

信息介绍了从建模、设置到求解计算和后处理的全过程，对相关研究人员具有参考意义。

1 分析模型用三维建模软件solidworks建立了一个管径为1m的弯管，结构尺寸如图1a所示，管的结构如图1b所示，流体的模型如图1c所示。

用同样的方法对大圆半径减去管壁厚度的圆进行扫略得到流体模型。

需要求解流体和管壁的温度场分布情况。

2 流体模型将图1c的流体模型以Step格式导入Fluent软件通常使用的前处理器Gambit中，如图3a所示。

设置求解器为，然后划分体网格，网格尺寸为100mm，类型为六面体单元，一共生成4895个体单元，网格如图3b所示。

MpCCI介绍_HYH

专业工程软件与服务提供商
How Easy is MpCCI
1. 构造和运行独立的CFD和FEM模型
2. 使用MPCCI的用户界面耦合独立的CFD和FEM模型 3. 从MPCCI图形用户界面运行耦合仿真 4. 对耦合结果的考察和后处理

专业工程软件与服务提供商
MpCCI －The Standard of FSI How EASY is MpCCI: A Simple Process

专业工程软件与服务提供商
How Easy we can use MpCCI
1. 构造和运行独立的ABAQUS和FLUENT模型
• 流固耦合 (FSI) 涵盖了非常广泛的涉及流体流动和结构变形相互作用的问题
– 这种相互作用可以是热的、机械的，也可以是二者都有的 – 可以是稳态问题，也可以是瞬态问题
• 许多重要的问题都涉及到某种形式的流固耦合
– 由于缺乏合适的求解技术，这种耦合效应通常都被简单地忽略掉。
• 仅仅模拟单一场往往是不能满足工程需要的，在许多时候模拟单一场甚至于得出完全错误的结论
• 高温热防护热固耦合

专业工程软件与服务提供商
Example: 机翼颤振
Simulation of the fluttering of a Agard wing 445.6H by Tekno Tasarim Inc., © Tekno Tasarim, Turkey Turkey (see proceedings 9th MpCCI User Forum): • Fluent MSC.Marc

专业工程软件与服务提供商
The Tacoma Bridge
Tacoma Narrows Bridge, 1940

MpCCI—多物理场耦合工具

MpCCI —多物理场耦合工具MpCCI 是由德国 Fraunhofer 的科学计算和计算方法研究所（简称SCAI ）开发的基于网格的交互式耦合程序。

今天，在许多科学研究和工程应用领域里，单一学科的仿真分析已经不能满足人们更详细更准确的要求,在现实世界中，许多现象是多个物理场相互作用不可分割的。

为了得到更高质量的数值仿真结果，模拟多学科耦合作用的要求不断增加，将不同学科的仿真分析耦合在一起，变得越来越重要。

MpCCI 根据松耦合的原理，为已有的商业软件或非商业程序提供了独立的多学科耦合分析平台。

松耦合可以灵活、方便地利用各学科现有的商业软件进行耦和分析，采用计算机并行技术，可以解决大型复杂的工程问题。

MpCCI 的主要功能与特点z 世界上使用最广的耦合软件¾ 耦合代码：STAR-CD 、STAR-CCM+、FLUENT 、CFX 、Numeca 、Permas 、IcePAK 、ABAQUS 、ANSYS 、MSC.Marc 、MSc.Nastran 等；¾ 相似性界面、交互式操作，易学易用；¾ 被世界多个行业企业采用。

z MpCCI 支持多种耦合形式¾ MpCCI 内部采用笛卡尔（Cartesian ）坐标系， MpCCI 自动识别耦合区域；MpCCI 支持的接口 ¾ MpCCI 支持各种类型的耦合区域：1D 、2D 和3D ；¾ MpCCI 支持的网格形式包括：LINE 、TRI-3、TRI-6、QUAD-4、QUAD-8、TET-4、PYRAMID-5、PRISM-6、HEX-8等，可以解决任何形状复杂的耦合问题。

MpCCI 耦合过程示意 z MpCCI 支持多种相邻节点的搜索和插值¾ MpCCI 采用效率较高的桶式预接触搜索算法判断网格匹配和不匹配；¾ MpCCI 提供了三种形式的网格插值：标准插值、基于公共点的映射算法以及基于网格匹配和相邻最近的点的插值；¾ 根据插值物理量性质的不同，插值数据分为位移、速度、温度等耦合界面所传递的数据量总和不相等的非守恒量以及水、流量等耦合界面传递的数据量总和必须相等守恒量。

abaqus与fluent流固耦合

基于MPCC的流固耦合成功案例基于MPCC的流固耦合成功案例（一）机翼气动弹性分析1问题陈述机翼绕流问题是流固耦合中的经典问题。

以前由于缺乏考虑流固耦合的软件，传统的分析方法是将机翼视为刚体，不考虑其弹性变形，通过CFD软件来计算机翼附近的流场。

这个强硬的假设很难准确的描述流场的实际情况。

更无法预测机翼的振动。

MPCCI是基于代码耦合的并行计算接口，它可以同时调用结构和流体的软件来实现流固耦合。

我们通过MPCCI能很好的预测真实情况下的机翼绕流问题。

采用ABAQU结构分析软件来求解结构在流畅作用下的变形和应力分布，通过Flue nt软件来计算由于固体运动和变形对整个流场的影响。

2模拟过程分析顺序MpCC的图形用户界面可以方便的读入结构和流体的输入文件。

后台调用ABAQUS口FLUENT在MPCCI耦合面板中选择耦合面，然后选择在相应耦合面上流体和固体需要交换的量。

启动MpCCI进行耦合。

3边界条件设置图1无人机模型和流体计算模型结构部分单个机翼跨度在1.5m左右，厚度为0.1m左右。

边界条件为机翼端部的固定，三个方向的位移完全固定，另一端完全自由。

在固体中除了固定端的面外，其他三个面为耦合面。

流体部分采用四面体网格，采用理想气体作为密度模型。

流体的入口和出口以及对称性边界条件如下图所示。

图2固体有限元模型4计算方法的选择通过结合ABAQUS口FLUENT使用MPCCI计算流固耦合。

在本例中，固体在流场作用下产生很大的变形和运动。

在耦合区域，固体结构部分计算耦合面上的节点位移，通过MPCC传输给FLUENT勺耦合界面，FLUENT计算出耦合区域上的节点力载荷，然后通过MPCCI传给结构软件ABAQU S在MPCC的耦合面板中选择的耦合面如图所示，交换量为：节点位移、相对受力。

采用ABAQU中的STANDAR算法，时间增量步长为0.1毫秒。

5计算结论通过MPCC结合ABAQUS口FLUENT成功地计算在几何非线性条件下的气动弹性问题，得到了整个流体区域的流场分布以及结构的动态响应历程。

几个耦合的例子

一般说来，ANSYS的流固耦合主要有4种方式：1，sequential这需要用户进行APDL编程进行流固耦合sequentia指的是顺序耦合以采用MpCCI为例,你可以利用ANSYS和一个第三方CFD产品执行流固耦合分析。

在这个方法中，基于网格的平行代码耦合界面(MpCCI) 将ANSYS和CFD程序耦合起来。

即使网格上存在差别，MpCCI也能够实现流固界面的数据转换。

ANSYS CD中包含有MpCCI库和一个相关实例。

关于该方法的详细信息，参见ANSYS Coupled-Field Analysis Guide中的Sequential Couplin2，FSI solver流固耦合的设置过程非常简单，推荐你使用这种方式3，multi-field solver这是FSI solver的扩展，你可以使用它实现流体，结构，热，电磁等的耦合4，直接采用特殊的单元进行直接耦合，耦合计算直接发生在单元刚度矩阵一个流固耦合的例子length=2width=3height=2/prep7et,1,63et,2,30 !选用FLUID30单元，用于流固耦合问题r,1,0.01mp,ex,1,2e11mp,nuxy,1,0.3mp,dens,1,7800mp,dens,2,1000 !定义Acoustics材料来描述流体材料-水mp,sonc,2,1400mp,mu,0,!block,,length,,width,,heightesize,0.5mshkey,1!type,1mat,1real,1asel,u,loc,y,widthamesh,allalls!type,2mat,2vmesh,allfini/soluantype,2modopt,unsym,10 !非对称模态提取方法处理流固耦合问题eqslv,frontmxpand,10,,,1nsel,s,loc,x,nsel,a,loc,x,lengthnsel,r,loc,yd,all,,,,,,ux,uy,uz,nsel,s,loc,y,width,d,all,pres,0allsasel,u,loc,y,width,sfa,all,,fsi !定义流固耦合界面allssolvfini/post1set,firstplnsol,u,sum,2,1fini再给大家一个实例！考虑结构在水中的自振频率：例子是一加筋板在水中的模态分析。

航空工程中的流固耦合问题研究

航空工程中的流固耦合问题研究航空工程中的流固耦合问题是涉及空气动力学和结构力学的重要研究领域。

在航空器的设计和开发中，流体的运动对结构物的变形和应力有着重要的影响，而结构上的变形和应力也会改变流体的运动状态，这种双向的影响称为流固耦合。

本文将从流固耦合的基本概念、研究方法、典型应用等多个方面探讨航空工程中的流固耦合问题。

一、流固耦合的基本概念流固耦合是指流场和结构场的相互作用。

在航空工程中，流动场是指空气、液体等流体的流动状态，而结构场是指航空器的结构形态和变形状态。

流体与结构物相互作用的过程中，流体在结构物表面产生压力，从而引起结构物产生形变，而结构物的形变会改变流体流动的状态。

因此，流固耦合问题涉及到流体力学、结构力学、热力学等多个领域。

流固耦合的数学模型通常包括流体动力学方程和结构力学方程。

其中，流体动力学方程描述了流体的流动运动，包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程等；结构力学方程描述了结构物的变形和应力状态，包括弹性力学方程、塑性力学方程、动力学方程等。

二、流固耦合的研究方法流固耦合问题的研究方法通常可以分为实验方法和数值模拟方法两种。

实验方法是指通过实验设备模拟流体和结构物的相互作用，测量实验结果以获得流固耦合的一些规律或参数。

典型的实验方法包括风洞试验和结构物的振动实验。

风洞试验通常将缩比的航空器模型置于风洞中，通过测量模型周围的压力分布、速度分布等参数，推导出流场的运动规律；结构物的振动实验通常采用振动台模拟航空器在飞行中承受的机载振动，通过受力传感器和变形测量仪等设备，获得结构物的应力和变形状态。

数值模拟方法是指利用计算机建立流固耦合的数学模型，并通过数值计算获得流固耦合的相关参数。

数值模拟方法相比实验方法具有较高的精度和效率，尤其是在复杂场景下效果更加明显。

典型的数值模拟方法包括CFD(Computational Fluid Dynamics)和FEM(Finite Element Method)。

MPCCI流固耦合培训资料

- E → 电场
ρ → 冲电密度
- B → 磁场
σ → 电阻
- J → 电流密度 ( electric current)
t → 时间
多物理场
物理场
电磁学
程序
- FLUX - ANSYS
MpCCI 物理量
- 电场
ElectricField
- 磁场
MagneticField
- 冲电密度
导热 (固体换热 )
方程
“Fourier's law”
多ห้องสมุดไป่ตู้理场
物理变量
- T → 温度 - Q → 换热 (热流密度) - k → 导热性 - t → 时间
多物理场
物理场
导热 (固体换热 )
程序
- ABAQUS - ANSYS - MSC.Marc - PERMAS - FLUX
MpCCI 物理变量
MpCCI 简介
MpCCI (Mesh-based parallel Code Coupling Interface)就是基于网格的耦合界面并行程序，并行的基础是MPI (Message Passing Interface) 。
MpCCI是由德国Fraunhofer Institute for Algorithms and Scientific Computing开发的。发展历史为：
独立求解:
两个模拟程序耦合, 各自求解一个物理场. 使用绝大多数耦合程序的方法和特点. 每个程序需要单独的输入文件求解过程中两个模拟程序通过MpCCI彼此通信.
MpCCI 特点:
图形化界面简化了耦合模拟的设置过程. 模拟程序可以由MpCCI触发. 数据传递直接有端口交换(TCP/IP). 选择耦合区域以及耦合物理量非常简单. 支持不同的耦合算法. 其他的特点-取决与模拟程序

流固热固耦合分析软件MpCCI v3安装说明

流固热固耦合分析软件MpCCI v3.0.5 安装说明
1、安装软件，双击mpcci-3.0.5-mswin_x86.exe进行安装，一直安装即可，当出现下面的安
装界面后，根据你的需要安装这四套软件（我们都安装了，安装过程很慢）
其他三个软件，从各自的安装程序单独安装即可
2、安装完软件后，安照crack文件夹内的说明将MPCCI-3.0.dat拷贝到安装目录的
X:\Program Files\MpCCI-3.0.5\license\mswin_x86（X是你安装软件的硬盘符），接着用记事本打开MPCCI-3.0.dat，将第一行的localhost替换成你计算机的名字（如图），
然后保存。

如图（一步一步地设置）：
设置完路径后，点击save service，保存。

5、接着点击菜单中的Star/Stop/Reread项，点击Star Service，这是license服务器设置完毕。

6、接下来按照说明将MPCCI-3.0 patch.exe拷贝到安装目录的X:\Program
Files\MpCCI-3.0.5\bin\mswin_x86文件夹内运行后按照提示操作即可。

7、安装完毕，可以运行软件了！。

浅谈流固耦合：几个基础问题及解决相关问题的软件

浅谈流固耦合：几个基础问题及解决相关问题的软件编者按：本文发表于如干年前，但是其中涉及的基础问题仍然具有很好的借鉴意义。

文章来自于网络，作者为某论坛版主，但百度检索未能找到其原始出处，故未能标明出处和作者，望见谅！作为流流合版块的版主，我感到惭愧。

因为我几乎就没真正应用流固耦合做过工程。

第一次应用流固耦合还要追溯到做硕士毕业论文的时候，当时做的是高压水射流切割，属于一个大课题中的小项，主要用的软件是fluent。

但是利用fluent是没办法计算射流的切割效果的，流体软件只能计算流场参数（压力、速度、温度等），对于应力计算实在是力不从心。

我不知道导师是从哪里听来的风声，说让使用mpcci将fluent与abaqus耦合计算固体变形乃至断裂。

当时也是初生牛犊不怕虎，老师说用那就用呗，于是开始关注固体计算，关注abaqus，关注mpcci。

然而现实是残酷的，流体与固体采用不同的计算网格（流体用欧拉网格，固体采用拉格朗日网格），对于断裂的问题，单纯采用abaqus勉强可算，然而耦合上流体之后，通常计算会以出现负体积而告终。

多次的失败终于磨灭了导师的耐心，于是项目转而采用LS-DYNA 的ALE进行解决，而我的毕业论文，则彻底的舍弃了这一部分。

搞射流的自然离不开喷嘴的设计，在研究射流喷嘴结构在高压流体作用下的材料行为，于是又涉及到了流固耦合问题，这次很幸运，虽然压力很高，然而压差并不大，喷嘴的变形处于弹性小变形阶段，我采用workbench中的CFX+ANSYS mechanic圆满的完成了任务，计算的是双向流固耦合，虽然到现在也不敢去评判计算结果的准确性，但好歹也是计算完毕，顺利的通过了毕业答辩。

说起流固耦合，其实包含的范围很宽。

我们做流体，其实就包含了流场、温度场、组分场等的计算。

流固耦合包含的以下几类问题：(1) 单向流固耦合。

通常是忽略固体变形对流场的影响。

(2) 双向流固耦合。

考虑流场对固体变形的影响，同时也要考虑固体形变对流场的影响。