ANSYS流固耦合
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• 对称边界条件
1. 2. 创建一个新边界条件，命名为Sym1. 应用以下设置
3. 4. 5.
点击OK 创建一个新边界条件，命名为Sym2 应用以下设置
6.
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
设置初始值
1. 2. 点击 Global Initialization 应用以下设置
ANSYSห้องสมุดไป่ตู้固耦合分析示例 流固耦合分析示例
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。
模拟中固体问题的描述
建立固体材料 1. 当模拟界面展开，在模拟界面左边的目录树中展开 Geometry 2. 选择Solid，在底下Details窗口中，选择Material 3. 紧连材料名Structural Steel，用鼠标选择New Material 4. 当Engineering Data窗口出现，鼠标右击New Material， 并重命名为Plate 5. 设置Young’s Modulus（杨氏模量）为2.5e06 [Pa]， Poisson’s Ratio（泊松比）为0.35，Density（密度）为 2550[kg m^-3] 6. 点击位于Workbench界面上方的Simulation以回到模拟界 面
这样可以验证Total Mesh Displacement在CFX和ANSYS区域中 是连续变化的
通过 ANSYS CFX-Post 观察结果
接下来 1. 打开Timestep Selector 对话框， 选择 value 值为1.1 [s] 2. 置鼠标于浏览器中背景颜色显示的 地方，右击，选择Deformation > Auto 3. 为真实的反映变形，右击， 选择 Deformation >True Scale
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]
通过 ANSYS CFX-Post 观察结果
相应的瞬态结果被加载，可看到网格在CFX和ANSYS区中移动 1. 2. 3. 去除 Boundary ANSYS复选框的选择 创建等值线，设置Locations 为Boundary ANSYS 和Sym2， 设 置 Variable为Total Mesh Displacement，点击Apply 打开Timestep Selector 对话框，选择 value 值为1.1 [s]
4. 5. 6.
确选择是 Start Solver Manager ，点击 Save 如果发现文件已经存在，点击Overwrite 退出ANSYS CFX-Pre，自己决定是否存储模拟文件 (.cfx)
通过 ANSYS CFX-Solver Manager 获 得结果
ANSYS Multifield simulation的运行需要CFX和ANSYS联 合求解 确认Define Run 对话框出现 在 MultiField 键, 确认 ANSYS 输入文件地址是正确的 确认ANSYS Install Root 设置是正确的 点击Start Run Start
模拟中固体问题的描述— 模拟中固体问题的描述—加入载荷
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. 2. 3. 右击目录树中Transient Stress，在快捷菜单中选择Insert > Fixed Support 用旋转键 旋转几何模型，以便可以看见模型底面（lowy），然后选择 并点击底面（low-y） 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
输入网格
1. 2. 3. 右击Mesh 并旋转 Import Mesh. 选择提供的网格文件OscillatingPlate.gtm. 点击Open.
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
模拟中固体问题的描述
开始模拟 1. 运行ANSYS Workbench 2. 点击Empty Project将出现Project界面，在此 界面中有一个一个未存储的Project 3. 选择File>Save 4. 把目录设在你的工作目录，文件名设为 OscillatingPlate 5. 点击Save 6. 在Project界面左边工作面板的Link to Geometry File下，点击Browse，打开所提供 的OscillatingPlate.agdb文件 7. 确认OscillatingPlate.agdb被选（高亮显示）， 点击New simulation
1. 2. 3. 4.
通过 ANSYS CFX-Solver Manager 获得 结果
ANSYS输出文件 1. 点击User Points 键，观察薄板上部随着求解怎样变形 2. 当求解完成， ANSYS CFX-Solver Manager 会弹出一个 对话框通知你，点击Yes 以继续 3. 如果在standalone模式下运行 ANSYS CFX-Solver ，关 闭 ANSYS CFX-Solver Manager
4. 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
创建域：为了使ANSYS Solver能够把网格变形信息传递给 CFX Solver，在CFX中必须激活网格移动。 1. 重命名Default Domain为OscillatingPlate，并打开进行编 辑 2. 应用以下设置
通过 ANSYS CFX-Post 观察结果
8.
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
输出求解器文件(.def) 1. 点击Write Solver File 2. 如果 Physics Validation Summary 对话框出现，点击 Yes 以继续 3. 应用以下设置
模拟中固体问题的描述
基本分析设置 1. 从工具栏选择New Analysis>Transient Stress 2. 选择Analysis Settings，在 Details窗口，设置Auto Time Stepping为off 3. 设置Time Step为0.1 [s] 4. 在整个窗口底边靠右的Tabular Data面板，设置End Time为5.0
7. 在Monitor Points and Expressions下 a. 点击Add new item ，采用默认的名字
b. c. d. 设置 Option 为 Cartesian Coordinates 设置 Output Variables List 为Total Mesh Displacement X 设置Cartesian Coordinates为[0, 1, 0]
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、 中设置ANSYS MultiField 设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置 中设置
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
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
创建一个新的模拟：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 开始ANSYS CFX-Pre. 选择File > New Simulation. 选择 General 并点击 OK. 选择 File > Save Simulation As. 在File name栏, 敲入 OscillatingPlate. 栏 点击 Save.
通过 ANSYS CFX-Post 观察结果
在固体薄板上观察结果 1. 显示Boundary ANSYS(在 ANSYS > Domain ANSYS中) 2. 对 Boundary ANSYS进行如下设置
3. 4. 5.
点击Apply 选择Tools > Timestep Selector ，打开Timestep Selector 对话框 选择 value 值为1 [s] ，点击Apply
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
设置求解器控制 1. 点击Solver Control 2. 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
设置输出控制 1. 点击Output Control 2. 点击 Trn Results 键 3. 创建一个瞬态结果，用默认的文件名 4. 对 Transient Results 1应用以下设置
5. 6.
点击 Monitor 键 选择Monitor Options
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
模拟中固体问题的描述—记录 模拟中固体问题的描述—记录ANSYS输入文件 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
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
模拟中固体问题的描述— 模拟中固体问题的描述—加入载荷
流固界面
1. 右击目录树中Transient Stress，在快捷菜单中选择 Insert > Fluid Solid Interface 用旋转键 旋转几何模型，以 便可以方便的通过 钮在流固 界面上选择三个面（low-x, high-y and high-x faces）， 注意这样会自动生成1个流固 界面。
1. 2. 创建一个新边界条件，命名为Sym1. 应用以下设置
3. 4. 5.
点击OK 创建一个新边界条件，命名为Sym2 应用以下设置
6.
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
设置初始值
1. 2. 点击 Global Initialization 应用以下设置
ANSYSห้องสมุดไป่ตู้固耦合分析示例 流固耦合分析示例
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。
模拟中固体问题的描述
建立固体材料 1. 当模拟界面展开，在模拟界面左边的目录树中展开 Geometry 2. 选择Solid，在底下Details窗口中，选择Material 3. 紧连材料名Structural Steel，用鼠标选择New Material 4. 当Engineering Data窗口出现，鼠标右击New Material， 并重命名为Plate 5. 设置Young’s Modulus（杨氏模量）为2.5e06 [Pa]， Poisson’s Ratio（泊松比）为0.35，Density（密度）为 2550[kg m^-3] 6. 点击位于Workbench界面上方的Simulation以回到模拟界 面
这样可以验证Total Mesh Displacement在CFX和ANSYS区域中 是连续变化的
通过 ANSYS CFX-Post 观察结果
接下来 1. 打开Timestep Selector 对话框， 选择 value 值为1.1 [s] 2. 置鼠标于浏览器中背景颜色显示的 地方，右击，选择Deformation > Auto 3. 为真实的反映变形，右击， 选择 Deformation >True Scale
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]
通过 ANSYS CFX-Post 观察结果
相应的瞬态结果被加载，可看到网格在CFX和ANSYS区中移动 1. 2. 3. 去除 Boundary ANSYS复选框的选择 创建等值线，设置Locations 为Boundary ANSYS 和Sym2， 设 置 Variable为Total Mesh Displacement，点击Apply 打开Timestep Selector 对话框，选择 value 值为1.1 [s]
4. 5. 6.
确选择是 Start Solver Manager ，点击 Save 如果发现文件已经存在，点击Overwrite 退出ANSYS CFX-Pre，自己决定是否存储模拟文件 (.cfx)
通过 ANSYS CFX-Solver Manager 获 得结果
ANSYS Multifield simulation的运行需要CFX和ANSYS联 合求解 确认Define Run 对话框出现 在 MultiField 键, 确认 ANSYS 输入文件地址是正确的 确认ANSYS Install Root 设置是正确的 点击Start Run Start
模拟中固体问题的描述— 模拟中固体问题的描述—加入载荷
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. 2. 3. 右击目录树中Transient Stress，在快捷菜单中选择Insert > Fixed Support 用旋转键 旋转几何模型，以便可以看见模型底面（lowy），然后选择 并点击底面（low-y） 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
输入网格
1. 2. 3. 右击Mesh 并旋转 Import Mesh. 选择提供的网格文件OscillatingPlate.gtm. 点击Open.
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
模拟中固体问题的描述
开始模拟 1. 运行ANSYS Workbench 2. 点击Empty Project将出现Project界面，在此 界面中有一个一个未存储的Project 3. 选择File>Save 4. 把目录设在你的工作目录，文件名设为 OscillatingPlate 5. 点击Save 6. 在Project界面左边工作面板的Link to Geometry File下，点击Browse，打开所提供 的OscillatingPlate.agdb文件 7. 确认OscillatingPlate.agdb被选（高亮显示）， 点击New simulation
1. 2. 3. 4.
通过 ANSYS CFX-Solver Manager 获得 结果
ANSYS输出文件 1. 点击User Points 键，观察薄板上部随着求解怎样变形 2. 当求解完成， ANSYS CFX-Solver Manager 会弹出一个 对话框通知你，点击Yes 以继续 3. 如果在standalone模式下运行 ANSYS CFX-Solver ，关 闭 ANSYS CFX-Solver Manager
4. 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
创建域：为了使ANSYS Solver能够把网格变形信息传递给 CFX Solver，在CFX中必须激活网格移动。 1. 重命名Default Domain为OscillatingPlate，并打开进行编 辑 2. 应用以下设置
通过 ANSYS CFX-Post 观察结果
8.
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
输出求解器文件(.def) 1. 点击Write Solver File 2. 如果 Physics Validation Summary 对话框出现，点击 Yes 以继续 3. 应用以下设置
模拟中固体问题的描述
基本分析设置 1. 从工具栏选择New Analysis>Transient Stress 2. 选择Analysis Settings，在 Details窗口，设置Auto Time Stepping为off 3. 设置Time Step为0.1 [s] 4. 在整个窗口底边靠右的Tabular Data面板，设置End Time为5.0
7. 在Monitor Points and Expressions下 a. 点击Add new item ，采用默认的名字
b. c. d. 设置 Option 为 Cartesian Coordinates 设置 Output Variables List 为Total Mesh Displacement X 设置Cartesian Coordinates为[0, 1, 0]
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、 中设置ANSYS MultiField 设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置 中设置
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
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
创建一个新的模拟：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 开始ANSYS CFX-Pre. 选择File > New Simulation. 选择 General 并点击 OK. 选择 File > Save Simulation As. 在File name栏, 敲入 OscillatingPlate. 栏 点击 Save.
通过 ANSYS CFX-Post 观察结果
在固体薄板上观察结果 1. 显示Boundary ANSYS(在 ANSYS > Domain ANSYS中) 2. 对 Boundary ANSYS进行如下设置
3. 4. 5.
点击Apply 选择Tools > Timestep Selector ，打开Timestep Selector 对话框 选择 value 值为1 [s] ，点击Apply
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
设置求解器控制 1. 点击Solver Control 2. 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
设置输出控制 1. 点击Output Control 2. 点击 Trn Results 键 3. 创建一个瞬态结果，用默认的文件名 4. 对 Transient Results 1应用以下设置
5. 6.
点击 Monitor 键 选择Monitor Options
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
模拟中固体问题的描述—记录 模拟中固体问题的描述—记录ANSYS输入文件 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
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
模拟中固体问题的描述— 模拟中固体问题的描述—加入载荷
流固界面
1. 右击目录树中Transient Stress，在快捷菜单中选择 Insert > Fluid Solid Interface 用旋转键 旋转几何模型，以 便可以方便的通过 钮在流固 界面上选择三个面（low-x, high-y and high-x faces）， 注意这样会自动生成1个流固 界面。