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。

瞬态

血液材质入口压力波动profile。

((inletpress transient 7 0)

(time 0 0.004 0.005 0.006 0.01 0.015 0.03)

(pressure 0 1500 1700 1500 0 0 0)

)

入口边界

图11 Fluent中设置

计算时记录入口边界压力的变化，如图12所示，与profile设置近似。

图12 入口压力变化

计算完后查看fluid_interface面上压力分布（可以分步看），如图13所示。中间平面的压力与速度如图14所示。流线如图15所示。

图13 fluid_interface面上压力分布

图14 中间平面（对称面）的压力与速度

图15 流线

8、关闭fluent，进入Static Structure的model，如图16所示。注意geometry 树形节点上，禁用血液计算区域。

图16 禁用流体区域

8、导入流体载荷

如图17所示，插入流体载荷，血管几何选择内圆面，CFD surface选择预先设置的inface面，就是将inface的压力数据传递给血管的内圆面。导入流体载荷后的模型如图17所示。

图17 插入流体载荷

9、设置固体约束

约束血管一端为fixed，如图18所示。进行计算。计算结果如图18所示。

图18 血管一端约束

应力

变形

图19计算结果

10、总结

在ansys14workbench中进行流固耦合（FSI）计算相当简单，但这仅是单向耦合，如果实现双向耦合的话还是比较复杂的。

计算过程仅供参考，经不起专家的推敲啊，有建议发邮件给我啊，谢谢！