(完整word版)双向流固耦合实例Fluent与structure
fluent 流固耦合
fluent 流固耦合介绍在物理学和工程领域中，流固耦合是指涉及流体与固体之间相互作用的问题。
流固耦合分析是一种综合考虑固体机械结构和流体力学行为的方法。
通过对流体和固体之间的相互作用进行建模和分析，可以更准确地预测各种物理过程和现象的发生和演化。
本文将深入探讨流固耦合的相关概念、方法和应用。
流固耦合的基础理论流体力学基础1.流体的性质–流体的连续性假设–流体的黏性与非黏性–流体的压缩性与非压缩性2.流体力学方程–质量守恒方程–动量守恒方程–能量守恒方程3.流体的边界条件–定义速度边界条件–定义压力边界条件–定义温度边界条件固体力学基础1.固体的性质–固体的应力和应变–固体的弹性与塑性–固体的线性与非线性2.固体力学方程–应力-应变关系–力学平衡方程–边界条件的定义3.固体材料的本构关系–线性弹性本构关系–线性塑性本构关系–非线性本构关系流固耦合的数值模拟方法1.有限差分法2.有限元方法3.边界元方法4.网格方法5.颗粒法流固耦合的应用领域汽车工程1.车辆风阻与空气动力学特性2.燃料注射与燃烧过程3.轮胎与路面的相互作用4.车身结构的振动与噪音特性航空航天工程1.飞行器的气动力学性能2.发动机与燃气轮机的热力学分析3.空气动力装置的设计与优化4.相空间推进器的工作原理与优化能源与环境工程1.燃烧过程与排放特性分析2.石油、天然气与水力能源的开发3.太阳能与风能的利用与储存4.水动力与水文模型的建立与分析生物医学工程1.血流动力学与心脏瓣膜病的研究2.器官移植与人工假肢的设计3.细胞生长与组织工程的模拟与优化4.医用材料与医疗器械的性能测试与分析结论通过对流体力学和固体力学的相互作用进行建模和模拟，流固耦合分析能够更准确地预测各种物理过程和现象的发生和演化。
在不同的工程领域中，流固耦合分析都具有重要的应用价值。
通过不断改进和创新流固耦合分析的方法和技术，可以进一步推动工程领域的发展和进步。
流固耦合分析作为一种综合应用的方法，在未来的研究和实践中，将继续发挥重要的作用。
fluent流--固耦合传热-图文
fluent流--固耦合传热-图文一两端带法兰弯管置于大空间内，管外壁与空气发生自然对流换热；内通烟气并与管内壁发生强制对流换热。
结构和尺寸及其它条件如图。
计算任务为用计算流体力学/计算传热学软件Fluent求解包括管内流体和管壁固体在内的温度分布，其中管壁分别采用薄壁和实体壁两种方法处理。
所需的边界条件采用对流换热实验关联式计算。
要求在发动机数值仿真实验室的计算机上完成建立几何模型、生成计算网格、建立计算模型、提交求解、和结果后处理等步骤，并分别撰写计算任务的报告，计算报告用计算机打印。
计算报告包括以下与计算任务相关的项目和内容：(1)...............................传热过程简要描述包括传热方式、流动类型等；(2)计算方案分析包括所求解的控制方程及其简化、边界条件及其确定方法和主要计算过程；(3)计算网格简报包括网格划分方案、单元拓扑、单元和节点数量、网格质量等；(4)计算模型描述包括流体物性、边界条件、湍流模型、辐射模型及近壁处理等；(5)求解过程简报包括求解方法、离散格式、迭代过程监控、收敛准则等；(6)................................................计算结果及分析给出下列图表和数据：纵剖面和中间弯管45°方向横剖面上的温度、温度梯度、速度分布图，以及法兰和中间弯管处的局部放大图。
管内壁面上的温度、热流密度和表面传热系数分布，包括三维分布和沿管长度方向上的分布。
............................................................ .........................................总热流量。
由2种数值计算方法求得管内外烟气和空气之间换热的平均传热系数和烟气出口温度，并与工程算法得到的数值对比。
1、传热过程简述计算任务为用计算流体力学/计算传热学软件Fluent求解通有烟气的法兰弯管包括管内流体和管壁固体在内的温度分布，其中管壁分别采用薄壁和实体壁两种方法处理。
fluent流固耦合传热算例
fluent流固耦合传热算例摘要：I.引言- 介绍fluent 软件和流固耦合传热算例II.流固耦合传热的基本概念- 解释流固耦合传热- 说明流固耦合传热在工程领域的重要性III.fluent 软件介绍- 介绍fluent 软件的背景和功能- 说明fluent 软件在流固耦合传热计算方面的应用IV.流固耦合传热算例- 介绍一个具体的流固耦合传热算例- 详细描述算例的步骤和结果V.结论- 总结流固耦合传热算例的重要性- 提出进一步研究的建议正文：I.引言fluent 软件是一款专业的流体动力学模拟软件，广泛应用于航空航天、汽车制造、能源等行业。
在fluent 中，流固耦合传热是一个重要的计算功能。
本文将介绍fluent 软件和流固耦合传热算例，并通过一个具体的算例详细说明流固耦合传热在工程领域中的应用。
II.流固耦合传热的基本概念流固耦合传热是指在流体流动过程中，由于流体和固体壁面之间的温度差而产生的热传递现象。
在实际工程中，流体和固体之间的热传递过程往往是非常复杂的，需要通过数值模拟来进行分析。
fluent 软件提供了一种流固耦合传热计算的功能，可以帮助工程师更好地理解和优化工程过程中的热传递现象。
III.fluent 软件介绍fluent 软件由美国ANSYS 公司开发，是一款功能强大的流体动力学模拟软件。
fluent 软件可以模拟多种流体流动和传热现象，包括稳态和瞬态模拟、层流和紊流模拟、等温、绝热和热传导模拟等。
在fluent 中，用户可以自定义模型和求解器，以满足不同工程需求。
在流固耦合传热方面，fluent 软件提供了一种耦合求解器，可以将流体流动和固体传热两个问题同时求解。
这种耦合求解器可以大大提高计算效率，并更好地模拟实际工程中的热传递过程。
IV.流固耦合传热算例下面我们通过一个具体的算例来说明fluent 软件在流固耦合传热计算方面的应用。
算例描述：一个矩形通道中，流体流动与固体壁面的热传递过程。
ANSYSWorkbenchFluent流固耦合传热及热结构分析学习教案
会计学
1
第一页，共7页。
以前本人发了一个贴子，关于Fluent 计算的 温度如 何传递 到结构 网格上 ，该方 法已经 过时， 由于AN SYS Workbench功能的日益强大，建议 使用更 好、更 简便的 方法。 案例(àn lì)如下: 1 打开Workbench，tool box/component systems里选mesh,空白区出现如下图，然后双击Geometry，导入几何模型，这是一个外部固体包裹内部管流的简单(jiǎndān)模型，仅用于演示步骤。任选一个Part， 在Details of Body里有个选项Fluid/Solid，需要分别定义好流体和固体
第5页/共7页ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第六页，共7页。
6 添加约束，计算。 这仅是个简单演示，具体(jùtǐ)问题还 要涉及 到定义 材料塑 性应力 应变数 据，分 析的非 线性设 置，接 触的设 置等等 。
第6页/共7页
第七页，共7页。
Named selections命令分别创建 Inlet, outlet和wallout. Wallout用来定
义固体外表面与环境的对流换热边界条件
第2页/共7页
第三页，共7页。
3 关闭Meshing 窗口返回到project schematic界面，右击Mesh→Transfer Data To New → Fluent, 将建立Fluent的分析项目。 此时Mesh后面变为闪电(shǎndiàn)符号，需右击它再点菜单中update
双击Setup，打开Fluent窗口，设置材 料(cáili ào)、流 相固相 、激活 能量方 程、湍 流模型 、边界 条件等 。进口 流速1m/s, 600K, 出口0pa,wallout定义对流换热系 数5， 环境温 度300K。
fluent流固耦合传热算例
fluent流固耦合传热算例【原创实用版】目录1.Fluent 流固耦合传热简介2.Fluent 软件的应用范围3.流固耦合传热的算例分析4.Fluent 软件在流固耦合传热中的应用技巧5.总结正文一、Fluent 流固耦合传热简介流固耦合传热是一种复杂的热传递过程，涉及到流体和固体之间的相互作用。
在这种过程中，流体与固体之间的热传递机制和热流动特性都需要考虑。
Fluent 是一款强大的计算流体力学（CFD）软件，可以模拟流固耦合传热过程，为研究人员和工程师提供可靠的解决方案。
二、Fluent 软件的应用范围Fluent 软件广泛应用于各种流体动力学问题的仿真和分析中，包括流固耦合传热问题。
它可以模拟多种流体流动和传热模式，如强制对流、自然对流和湍流等。
同时，Fluent 也可以考虑固体的热传导和热膨胀等特性，为研究者提供全面的热传递分析手段。
三、流固耦合传热的算例分析在 Fluent 中，可以通过设置耦合界面和热流边界条件来模拟流固耦合传热问题。
例如，可以考虑一个流体与固体相接触的系统，通过调整流体和固体的热传导系数、对流换热系数等参数，观察不同条件下的热传递特性。
四、Fluent 软件在流固耦合传热中的应用技巧为了获得准确的仿真结果，需要注意以下几点：1.网格划分：在仿真中，需要对流体和固体部分进行适当的网格划分，以确保计算精度。
2.耦合设置：在设置耦合界面时，需要选择正确的耦合方式，如耦合热流或耦合应力等。
3.边界条件：在设置热流边界条件时，需要考虑流体与固体之间的热交换方式，如对流换热或传导换热等。
4.物质属性：需要正确设置流体和固体的物质属性，如比热容、密度和热传导系数等。
五、总结Fluent 软件在流固耦合传热方面的应用具有广泛的实用性，可以模拟各种复杂的热传递过程。
(完整版)利用FLUENT软件模拟流固耦合散热实例
Symmetry Planes
Air Outlet
Electronic Chip (one half is modeled) k = 1.0 W/m∙K Q = 2 Watts
Circuit board (externally cooled) k = 0.1 W/m∙K h = 1.5 W/m2∙K T∞ = 298 K
在Scale Grid菜单中，选择Grid was created in inch, 点击 change length units, 然后再点击 Scale, 得到正确 大小的计算区域。
3 . 选择求解器，物理模型 ① Define—Model--Solver
② Define—Model--Energy
7.用体相分割，得到流体区域Volume 2
Volume 2 split with volume 3
Volume 2
Volume 3
划分网格
1.将chip边划分为15*7*4
7 4
15
2.划分其他边的网格
8 16 16
44
100 100
8
16
16 4
划分数：
Board沿Y向边： 4 Board沿Z向边： 8 Fluid 沿Y向边： 16 沿X方向长边： 100
⒊
在Solid面板中,勾选Source Terms，然后选择Source Terms菜单，点击Edit，进入Energy面板，将数值设为1， 菜单将扩展开来，从下拉选项中选择constant, 然后将前面数值设定为904000，然后确认OK。
④ 指定速度入口条件
在Boundary Conditions面板中,Zone下面选择inlet, 确认Type下为velocity-inlet,点击Set进入到Velocityinlet面板中，在velocity specification method右边选 择Magnitude and Direction, 菜单展宽。 在Velocity Magnitude后面输入1, 在x-Componen of Flow Direction后面输入1，其他方向保持为0。表 示air流体沿x方向以1m/s的大小流动。 选择Thermal 菜单将Temperature设定为298K。
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。
【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”。
fluent流固耦合传热算例
Fluent流固耦合传热算例介绍在工程领域中，流固耦合传热是一个重要的研究领域。
通过数值模拟方法，我们可以对流体和固体之间的传热过程进行分析和优化。
Fluent是一种常用的流体动力学软件，可以用于模拟流体的运动和传热。
本文将介绍一个关于Fluent流固耦合传热的算例，讨论其原理、步骤和结果分析。
算例背景我们以一个热交换器为例来进行流固耦合传热的模拟。
热交换器是一种常见的设备，用于将热量从一个流体传递到另一个流体，常见于工业生产和能源系统中。
通过模拟热交换器的传热过程，我们可以更好地了解其工作原理，优化设计，并提高其传热效率。
模型建立几何模型首先，我们需要建立热交换器的几何模型。
根据具体的热交换器类型和尺寸，我们可以使用CAD软件绘制出几何模型，并导入到Fluent中进行后续的模拟分析。
边界条件在模拟中，我们需要设置合适的边界条件来模拟实际工况。
对于热交换器的模拟，我们通常需要设置流体的入口温度、出口温度、流速等参数，以及固体壁面的温度和热传导系数。
数值模拟流体模拟在进行流固耦合传热模拟之前，我们首先需要进行流体模拟。
通过Fluent软件，我们可以对流体的运动进行数值模拟，并得到流体的速度场、压力场等关键参数。
在热交换器模拟中，我们需要注意流体的流动特性，如湍流、层流等，以及流体的物性参数，如密度、粘度等。
固体传热模拟在得到流体模拟的结果后，我们可以将其作为固体传热模拟的边界条件。
通过设置固体壁面的温度和热传导系数，我们可以模拟固体的传热过程。
在热交换器模拟中，我们通常关注固体的温度分布、热流密度等参数。
流固耦合模拟最后，我们将流体模拟和固体传热模拟结合起来，进行流固耦合传热模拟。
在Fluent中，我们可以通过设置合适的耦合算法和迭代步长，将流体和固体的传热过程耦合起来。
通过迭代计算，我们可以得到流体和固体的传热过程，并分析其传热特性和效率。
结果分析通过流固耦合传热模拟，我们可以得到丰富的结果数据，如流体的速度场、压力场，固体的温度分布、热流密度等。
fluent流固耦合
fluent流固耦合以《fluent流固耦合》为标题，本文旨在探讨流固耦合在Fluent 软件中的应用。
随着科学和技术的发展，在计算机模拟流体动力学（CFD）方面有了很大的进步。
Fluent软件是一款用于CFD应用的解算器，它能够准确地模拟流体行为，但是在处理流固耦合时，其精度还是有限的。
流固耦合是指流体中的一些参数发生了变化，这些变化可能会影响固体物质的状态。
举个例子，当流体以高温流动的时候，它能够将热量传递给固体，因此固体的温度也会随着流体的流动而发生变化。
Fluent软件中，可以使用流固耦合来模拟复杂的物理过程。
通常，流固耦合会把流体和固体的物理过程分开进行模拟，但这样做就会使模拟结果不够准确，因为不能精确地反映流体和固体之间的影响。
Fluent软件可以通过一种称为流固耦合的方式，把流体和固体模型完美地结合起来，从而更精确地模拟流体和固体之间的影响。
Fluent的流固耦合的处理方法是将流体和固体的模型耦合在一起。
在处理流固耦合的问题时，首先要建立流体和固体的模型，并确定它们之间的物理关系，最后，利用Fluent软件实现流体和固体的混合模拟。
在这个过程中，可以实时地跟踪物料的运动，用户无需担心数值解算的非守恒定律问题，可以更准确地模拟流体和固体之间的关系。
另外，Fluent软件还可以通过计算流体的温度场和流场，模拟流体和固体的相互作用，得出更准确的结果。
例如，当流体以高温流动的时候，可以利用Fluent软件来计算流体温度场和流场，从而准确地模拟流体和固体之间的热传导过程。
此外，Fluent软件还可以用来模拟多种复杂的物理过程，如流动临界点，湍流共振，气动侧阻力，和热业应用。
例如，流动临界点指的是流体从一种流动态变为另一种流动态的过程，湍流共振是指流体在一定条件下产生的振动，气动侧阻力是指在流体流动时产生的向侧向的力，而热工业应用则指的是利用流体动力学原理进行的热利用。
Fluent软件可以模拟这些复杂的物理过程，从而得出更精确的结果。
fluent流固耦合传热算例
fluent流固耦合传热算例一、fluent简介Fluent是一款专业的流体动力学模拟软件，由美国ANSYS公司开发。
它具有强大的计算能力和广泛的适用范围，可以模拟多种流体流动、传热等问题。
在工程领域、科研单位和高校等领域具有广泛的应用。
二、流固耦合传热概述流固耦合传热问题是指在流体流动过程中，固体壁面与流体之间的热量传递。
这种问题涉及到流体力学、传热学和固体力学等多个学科，具有一定的复杂性。
通过Fluent 软件进行模拟分析，可以得到流场、温度场和应力场等多场耦合的数值解。
三、算例介绍本文将介绍一个简单的流固耦合传热算例，以演示Fluent 的操作方法和注意事项。
算例模型为一个矩形通道，通道内部流动的是水，壁面材料为铜。
通道两侧分别为冷却水进口和出口，冷却水的温度分别为30℃和40℃。
模拟目标是求解通道内水的流速、温度分布以及壁面的热应力。
四、操作步骤及注意事项1.打开Fluent 软件，创建新项目。
2.导入几何模型，本文采用矩形通道模型。
3.定义物理模型，包括流体物性（如密度、比热容等）、壁面材料（如铜）以及冷却水边界条件。
4.划分网格，选择合适的网格类型和密度。
5.设置求解器参数，包括收敛标准、迭代次数等。
6.启动计算，观察结果收敛情况。
7.分析结果，包括流速分布、温度分布以及壁面热应力。
注意事项：1.在设置物理模型时，要确保与实际情况相符。
2.网格划分要合理，以保证计算精度和收敛速度。
3.根据问题特点，选择合适的求解器参数。
五、结果分析与讨论通过Fluent 模拟，得到以下结果：1.通道内水流速分布均匀，无明显涡流产生。
2.通道内温度分布呈现梯度变化，进口处温度较低，出口处温度较高。
3.壁面热应力分布均匀，符合热应力计算公式。
分析与讨论：1.流速分布对传热性能有一定影响，适当提高流速可以增强传热效果。
2.温度分布反映了热量在通道内的传递情况，与实际工程应用中的需求相符。
3.壁面热应力的计算结果可以为工程设计提供参考，以避免因热应力导致的材料损伤或设备故障。
fluent流固耦合传热算例
fluent流固耦合传热算例一、流固耦合传热概念介绍流固耦合传热是指在流体与固体之间，由于温度差异导致的热量传递过程。
在这种传热方式中，流体与固体的温度分布、热应力以及流动状态均会相互影响，使得传热过程变得复杂。
流固耦合传热在工程领域具有广泛的应用，如航空航天、汽车制造、能源化工等行业。
二、流固耦合传热算例背景及意义本文将围绕一个具体的流固耦合传热算例进行阐述，以揭示这种传热方式在不同条件下的规律。
通过分析算例，我们将更好地理解流固耦合传热过程，为实际工程问题提供理论依据。
三、算例具体内容与分析本算例考虑一个二维矩形通道，通道内充满流体，流体与通道壁之间存在温度差。
通道的宽度和高度分别为a和b，流体在通道内沿x方向流动，温度沿y方向分布。
我们假设流体为牛顿流体，通道壁为恒温壁，通道左边界温度为T1，右边界温度为T2。
根据热力学原理，流体在通道内传输热量的大小与流速、流体比热容、通道长度、宽度和温度差有关。
在本算例中，我们通过数值模拟方法求解流固耦合传热方程。
首先，对流体域进行网格划分，然后采用有限元方法求解流体域的热传导方程；接着，根据流体域的温度分布，计算流体的热流密度；最后，根据流体的热流密度和通道壁的温度分布，求解固体域的热传导方程。
四、结果讨论与启示通过分析算例，我们可以得到以下结论：1.在流速一定时，通道宽度对流固耦合传热效果有显著影响。
宽度越大，传热效果越好。
2.在通道宽度一定时，流速对流固耦合传热效果有明显规律。
流速越大，传热效果越好，但增速逐渐减缓。
3.流固耦合传热过程中，流体与通道壁的温度分布存在一定的差异，这有利于提高传热效果。
4.通过对流固耦合传热算例的研究，我们可以为实际工程中的热管理问题提供理论指导，如优化通道设计、提高传热设备效率等。
总之，本文通过对流固耦合传热算例的研究，揭示了流速、通道宽度等因素对传热效果的影响规律。
这些结论为实际工程问题提供了有益的参考，有助于提高传热设备的性能和效率。
fluent流固耦合传热算例
fluent流固耦合传热算例fluent流固耦合传热算例是针对流体和固体之间热量传递的一种数值模拟方法。
在工程领域中，流固耦合传热问题广泛存在于换热器、散热器、核电站等领域，对于优化设计、提高传热效率以及解决实际工程问题具有重要意义。
一、流固耦合传热概念介绍流固耦合传热是指在流体与固体之间由于温度差引起的热量传递过程。
在这种传热方式中，流体和固体的温度场、速度场以及压力场之间存在相互影响的关系。
流固耦合传热问题可以分为内部耦合和外部耦合两种类型。
内部耦合是指流体和固体内部的热量传递过程，而外部耦合是指流体和固体之间的热量交换。
二、流固耦合传热算例背景及意义本文以某实际工程为背景，通过fluent软件对流固耦合传热问题进行数值模拟。
旨在揭示流体与固体之间热量传递的规律，为实际工程提供参考依据。
通过分析算例，可以优化传热装置设计，提高传热效率，降低能耗，从而降低生产成本。
三、算例具体内容与分析本算例采用fluent软件进行数值模拟，考虑流体在固体内部的流动与热量传递。
模拟过程中，流体与固体的温度、速度、压力等参数随时间和空间的变化关系。
通过计算得到流体与固体之间的热量交换，从而分析传热过程的性能。
四、结果讨论与启示通过对流固耦合传热算例的分析，得到以下结论：1.在流固耦合传热过程中，流体的温度分布和速度分布对固体表面的热量传递有显著影响。
2.固体内部的温度分布存在一定的规律，可通过优化固体材料、改变流体流动方式等方法提高传热效果。
3.流固耦合传热问题具有较强的非线性特点，需要采用数值模拟方法进行深入研究。
本算例为实际工程提供了有益的参考，启示我们在设计传热装置时，要充分考虑流体与固体之间的相互作用，从而实现高效、节能的目标。
综上所述，fluent流固耦合传热算例对于揭示流体与固体之间热量传递规律具有重要的实际意义。
fluent 流固耦合方法
fluent 流固耦合方法Fluent coupling methods are a type of computational method used to simulate the interaction between fluids and solids. These methods are crucial in understanding the behavior of structures under fluid forces, and they have applications in various industries such as aerospace, automotive, and civil engineering. 流体和固体的相互作用对于结构的行为有着重要的影响，流体流固耦合方法可以很好地模拟这种相互作用，因此在航空航天、汽车和土木工程等行业有着广泛的应用。
One of the key challenges in developing fluent coupling methods is ensuring accuracy and computational efficiency. The interaction between fluids and solids is complex, and simulating it requires solving fluid dynamics equations and structural mechanics equations simultaneously. This often involves the use of iterative algorithms and requires careful consideration of the time scales and spatial scales of the problem. 发展流体流固耦合方法的一个关键挑战是确保准确性和计算效率，流体和固体的相互作用本身就很复杂，需要同时求解流体动力学方程和结构力学方程，这经常涉及使用迭代算法，并需要对问题的时间尺度和空间尺度进行仔细的考虑。
fluent流固耦合设定
fluent流固耦合设定Fluent流固耦合设定是一种模拟流体和固体相互作用的方法。
在工程领域中，流固耦合模拟被广泛应用于汽车、飞机、船舶等交通工具的设计和优化，以及建筑物、桥梁等结构物的分析和设计。
本文将深入探讨Fluent流固耦合设定的相关知识。
一、什么是Fluent流固耦合设定？Fluent是一种计算流体力学（CFD）软件，可以模拟各种复杂的流体现象。
而Fluent流固耦合设定则是在Fluent软件中加入了固体物体的运动和变形，从而实现了模拟流体和固体相互作用的功能。
在Fluent中，可以通过多种方式实现流固耦合模拟。
其中最常用的方法是将固体物体作为动态网格（Dynamic Mesh）来处理。
通过改变网格形状和位置，可以模拟出物体的运动和变形，并与周围的流场相互影响。
二、如何进行Fluent流固耦合设定？1. 几何建模在进行任何CFD分析之前，首先需要进行几何建模。
对于涉及到流固耦合分析的问题，几何模型必须包括流体和固体部分。
对于流体部分，可以通过简单的几何体或CAD软件创建几何模型。
对于固体部分，需要使用CAD软件或其他建模工具创建几何模型，并将其导入到Fluent 中。
2. 网格划分在进行网格划分时，需要注意流体和固体的边界条件。
对于流体部分，通常使用结构化网格或非结构化网格进行划分。
而对于固体部分，则需要使用非结构化网格进行划分。
此外，在进行动态网格模拟时，还需要设置合适的网格运动算法。
3. 物理模型在设置物理模型时，需要选择适当的湍流模型、边界条件、材料属性等参数。
对于涉及到固体物体的问题，还需要设置合适的材料本构关系和接触条件。
4. 边界条件在设置边界条件时，需要考虑到流场和固体物体之间的相互作用。
对于流场边界条件，通常采用速度入口、压力出口等常见条件。
而对于固体物体边界条件，则需要根据具体情况选择不同的约束类型。
5. 求解器设置在进行求解器设置时，需要选择合适的求解算法和收敛准则。
ansys help流固耦合算例fluid_structure(内含解析)
ansys help流固耦合算例fluid_structure(内含解析).txt这世界上除了我谁都没资格陪在你身边。
听着，我允许你喜欢我。
除了白头偕老，我们没别的路可选了什么时候想嫁人了就告诉我,我娶你。
/BATCH/COM,ANSYS RELEASE 12.1 UP20091102 13:06:05 10/24/2010/PREP7! /Batch,list/prep7/sho,gasket,grphshpp,offET,1,141 ! Fluid - static meshET,2,182, ! Hyperelastic element!!!!!!! Fluid Structure Interaction - Multiphysics!!!!!!! Deformation of a gasket in a flow field.!!!!!!!! Element plots are written to the file gasket.grph.!! - Water flows in a vertical channel through a constriction! formed by a rubber gasket.! - Determine the equilibrium position of the gasket and! the resulting flow field!! |! |! |----------| Boundary of "morphing fluid"! | ______! | |______ gasket! |! |----------| Boundary of "morphing fluid" (sf)! |!!! 1. Build the model of the entire domain:!! Fluid region - static mesh!!!! Gasket leaves a hole in the center of the channel!! Morphing Fluid region is a user defined region around!! the gasket. The fluid mesh here will deform and be!! updated as the gasket deforms.!!!! Parameterize Dimensions in the flow direction!!*SET,yent , 0.0 ! Y coordinate of the entrance to the channel*SET,dyen , 1.0 ! Undeformed geometry flow entrance length*SET,ysf1 , yent+dyen ! Y coordinate of entrance to the morphing fluid region*SET,dsf1 , 0.5 ! Thickness of upstream*SET,ygas , ysf1+dsf1 ! Y coordinate of the bottom of the gasket*SET,dg , 0.02 ! Thickness of the gasket*SET,dg2,dg/2.*SET,ytg , ygas+dg ! Y coordinate of the initial top of the gasket*SET,dsf2 , 0.5 ! Thickness of downstream region*SET,ysf2 , ytg + dsf2! Y of Top of the downstream morphing fluids region*SET,dyex , 6.0 ! Exit fluid length*SET,x , 0. ! Location of the centerline*SET,dgasr ,.20 ! Initial span of gasket*SET,piper , 0.3 ! Width of the analysis domain*SET,xrgap , piper-dgasr!! Width of completely unobtructed flow passage!!!!! Create geometry!!rect,xrgap,piper,ygas,ytg ! A1:Gasket (keypoints 1-4)rect,x,piper,ysf1,ysf2 ! A2: Morphing fluid regionrect,x,piper,yent,ysf1 ! A3: Fluid region with static meshrect,x,piper,ysf2,ysf2+dyex ! A4: Fluid region with static meshaovlap,allk,22,xrgap+dg2,ygas+dg2 !定义一个关键点为22号，坐标是x，y*SET,rarc , dg2*1.1larc,1,4,22,rarc !定义一个通过1，4点半径为dg2*1.1，圆心在22点这边的圆弧al,6,4 !定义一个由相关线围成的面adelete,7 !删除面7 adele，7al,6,3,22,7,8,5,21,1 !定义一个由相关线围成的面!!Mesh Division information*SET,ngap , 10 ! Number elements across the gap*SET,ngas , 10 ! Number of elements along the gasket*SET,rgas , -2 ! Spacing ratio along gasket*SET,nflu , ngap+ngas ! Number of elements across the fluid region*SET,raflu , -3 ! Space fluid elements near the walls and center*SET,nenty ,8 ! Elements along flow - entrance*SET,raent ,5 ! Size ratio in the inlet region*SET,nfl1 , 20 ! Elements along flow - first morph.fluid.*SET,nthgas , 4 ! Elements in the gasket*SET,nfl2 , 3 ! Elements along flow - second morph.fluid.*SET,next , 30 ! Elements along flow - exit region*SET,rext , 6 ! Size ratio in flow direction of outlet*SET,rafls , 12 ! Initial element spacing ratio - morph.fluidlesize,1,,,ngas,rgas !指定所选线上单元数线1上划分10个单元中间尺寸比两端尺寸=|-2|lesize,3,,,ngas,rgas !指定所选线上单元数线3上划分10个单元中间尺寸比两端尺寸=|-2|*SET,nfl11, nfl1*2+9lsel,s,,,2,4,2 ! (Modify lesize of line 8 if changing gasket mesh) 选择线从2号线递增到4号线每次递增2lesize,all,,,nthgasallslesize,5,,,nflu,raflulesize,7,,,nflu,raflulesize,9,,,nflu,raflulesize,15,,,nflu,raflulesize,18,,,nenty,1./raentlesize,17,,,nenty,1./raentlesize,21,,,nfl1,raflslesize,8,,,nfl11,-1./(rafls+3)lesize,22,,,nfl1,raflslesize,19,,,next,rextlesize,20,,,next,rext!!! AATT,MAT,REAL,TYPE - Set the attributes for the areasasel,s,,,1,2 !选择面从1号面递增到2号面每次递增1（默认）aatt,2,2,2 ! Gasket (material 2) 赋给选择的区域（点，面，线或体）2号材料属性，2号实常数，2号单元类型asel,s,,,3 !选择面3cm,area2,area !把选择的面名称定义为area2alist ! List area selected for further morphingasel,a,,,5,6 !在原来的基础上添选面2，3aatt,1,1,1 ! Fluid area (material 1)alls/eshape,2 !asel,u,,,2,3 !在当前已经选择的面中选面2，3amesh,all !划分已选择的面/eshape,0asel,s,,,2,3amesh,all!-----------------!!!!! Create element plot and write to the file gasket.grphasel,s,,,1,3 !选择面1，3esla,s !选择被选面上的单元点/Title, Initial mesh for gasket and neighborhood !命名标题eplot/ZOOM,1,RECT,0.3,-0.6,0.4,-0.5 !选择区域alls!-----------------!!!!!!! 2. Create Physics Environment for theFluid..................................................第二大步创建流体的物理环境et,1,141 !定义1号单元为141号材料单元et,2,0 ! Gasket becomes the Null Element定义2号单元为0号单元*SET,vin,3.5e-1 ! Inlet water velocity (meters/second)!! CFD Solution Control 计算流体力学求解控制flda,solu,flow,1flda,solu,turb,1flda,iter,exec,400flda,outp,sumf,10!! CFD Property Information 计算流体力学属性控制flda,prot,dens,constant !flda,prot,visc,constant !粘度系数flda,nomi,dens,1000. ! 1000 kg/m3 for density - water 密度flda,nomi,visc,4.6E-4 ! 4.6E-4 kg-s/m (viscosity of water) 粘性flda,conv,pres,1.E-8 ! Tighten pressure equation convergence 收敛判断？!! CFD Boundary Conditions (Applied to Solid Model) 计算流体力学中固体模型的边界条件lsel,s,,,8,17,9 !选择线8，17，9lsel,a,,,20 !添选线20dl,all,,vx,0.,1 ! Centerline symmetry 定义所选中的直线中的所有的直线的约束，x速度为0，直线的端点同样被作用lsel,s,,,9dl,all,,vx,0.,1dl,all,,vy,vin,1 ! Inlet Condition 入口条件lsel,s,,,2lsel,a,,,18,19lsel,a,,,21,22dl,all,,vx,0.,1 ! Outer Wall外围边界条件vx，vy为0dl,all,,vy,0.,1lsel,s,,,1,3,2lsel,a,,,6dl,all,,vx,0.,1 ! Gasket橡皮垫的vx,vy为0dl,all,,vy,0.,1lsel,s,,,15dl,15,,pres,0.,1 ! Outlet pressure condition出口压力条件压力为0!!! create named component of nodes at the bottom of gasketlsel,s,,,1 !选择线1nsll,,1 !选择所选择的线上的节点，包括关键点cm,gasket,node !把所选择的点定义为gasketnlist ! List initial nodal positions of the bottom of the gasket/com, +++++++++ STARTING gasket coordinates --------alls !选择所有的东东/title,Fluid Analysisphysics,write,fluid,fluid !把all element information写下来!!!!!!! 3. Create Physics Environment for the Structure ..........................................第三大步创建结构的物理环境!!physics,clear !从数据库清除所有的信息，但是不清除当前的physics文件，删除的信息：all material properties, solution options, load step options, constraint equations, coupled nodes, results, and GUI preference settings !SOLCONTROL, , , NOPL,et,1,0 ! The Null element for the fluid regionet,2,182 ! Gasket element - material 2keyopt,2,3,2 ! Plane stress 单元2的第3个选项为2 表面Z strain=0 平面应力状况keyopt,2,6,1 ! mixed u-Pkeyopt,2,1,2 ! Enhanced strainmp,nuxy,2,0.49967 ! Poisson's ratio for the rubber定义2号单元的泊松比为……tb,mooney,2 ! 数据表？？tbdata,1,0.293E+6 ! Mooney-Rivlin Constants 在数据表的第一个表？？tbdata,2,0.177E+6 ! " " "tb,hyper,2,,2,mooneytbdata,1,0.293E+6,0.177E+6, (1.0-2.0*0.49967)/(0.293E+6+0.177E+6)lsel,s,,,2 !选择线2nsll,,1 !选择所选择的线上的点，包括端点d,all,ux,0. !定义所有选择的点的x位移为0d,all,uy,0. ! Fix the end of the gasket定义所有选择的点的y位移为0alls/title,structural analysisfinish/solu !进入求解器antype,static !定义分析类型为静态求解nlgeom,on !在静态分析或完全瞬态分析中包含大变形效应cnvtol,f,,,,-1 !设置非线性分析的收敛值physics,write,struc,struc !把all element information写下来physics,clear !从数据库清除所有的信息，但是不清除当前的physics文件save !保存!!!!!!! 4. Fluid-Structure Interaction Loop ...................................................第四大步固流循环!!loop=25 ! Maximum allowed number of loops 定义最大循环次数为25toler=0.005 ! Convergence tolerance for maximum displacement 定义最大位移的收敛误差*dim,dismax,array,loop ! Define array of maximum displacement values 定义大小为25的名为dismax的矩阵*dim,strcri,array,loop ! Define array of convergence values 定义大小为25的名为strcri的矩阵*dim,index,array,loop ! 定义大小为25的名为index的矩阵*do,i,1,loop ! Execute fluid -> structure solutions do循环===============================================↓↓↓/solu !进入求解器...................................................................................|*↓*|physics,read,fluid ! Read in fluid environment 读取流体环境设置*if,i,ne,1,then !如果i不等于1，执行……|flda,iter,exec,100 ! Execute 100 global iterations for设置PLOTRAN分析中用到的参数 |if循环*endif ! each new geometry |solve ! FLOTRAN solution 流体分析完毕.............................................................|*↑*|fini! end of fluid portion 完成流体分析部分physics,read,struc ! Read in structures environment 读取结构环境设置/assign,esave,struc,esav ! Files for restarting nonlinear structure为下一步的结构分析分配文件/assign,emat,struc,emat*if,i,gt,1,then ! Structural restart loop 如果i>1，执行……|parsave,all ! Save parameters for convergence check 保存所有的参数|resume ! Resume DB - to return original node positions 恢复数据返回初始节点位置|parresume ! Resume parameters needed for convergence check 恢复所有的参数数据 |if循环/prep7 ! |antype,stat,rest !Restart the analysis. 重启分析|fini ! |*endif ! |/solu !......................................................... .......................................|*↓*| solc,offlsel,s,,,1,3,2 ! Select proper lines to apply fluid pressures 选择合适的线施加流体压力lsel,a,,,6 ! to the entire gasket surface 添选线6nsll,,1 ! 选择线上的点，包括端点esel,s,type,,2 ! 选择一簇单元，按照单元类型号，跨幅最大为2 ldread,pres,last,,,,,rfl ! Apply pressure surface load from Flotran读取流体面的压力结果文件作为结构分析的荷载条件sfelist !列表显示单元的面荷载alls rescontrol,,none ! Do not use multiframe restart for nonlinear !nsub,4,10,1 solve !结构分析完毕.....................................................................................|*↑*|*if,i,eq,1,then !如果i等于1，执行……................................|save ! save original node locations at the first run......|if循环*endif !....................................................|fini/post1cmsel,s,gasket !选择gsket（gasket见line160）nsort,u,sum,1,1 !设置列表顺序显示总位移按递增顺序按绝对值*get,dismax(i),sort,0,max ! Get the maximum displacement value 得到最大的位移值strcri(i)=toler*dismax(i) !初始化strcri矩阵第i个元素allsfini/prep7mkey=2 ! Select level of mesh morphing for fluiddamorph,area2, ,mkey ! Perform morphing of "morphing fluid"，移动area2的节点，使其服从变形!----------------!!!!! Create element plot and write it in file gasket.grphfini/prep7et,1,42asel,s,,,1,3esla,s !选择被选择面上的节点/Title, EPLOT after DAMORPH,area2, ,%mkey% step number %i%eplot !Produces an element display of the selected elementsalls!-----------------cmsel,s,gasket !选择gsketnlist ! List updated coordinates of bottom of gasket for comparison显示节点/com, +++++++++ UPDATED gasket coordinates --------allsfini/assign,esav !为下一步的结构分析分配文件/assign,emat!!!! Checking convergence criteriaimax= iindex(i)=i*if,i,gt,1,thenstrcri(i)=abs(dismax(i)-dismax(i-1))-toler*dismax(i-1)*if,strcri(i),le,0,thenstrcri(i)=0*exit ! Stop looping if convergence is reached*endif*endif*enddo ! do循环===============================================↑↑↑!!!!! End of the Computational loopsave ! Nodal coordinates of deformed geometry are saved!!!!! Convergence printout*vwrite(/'Loop No. Max.Displacement Struct.Convergence')/nopr*vlen,imax*vwrite,index(1),dismax(1),strcri(1)(f7.0,2e17.4)finish!!!!! Postprocessing of the results!!! 1. Flotran results.physics,read,fluid/post1set,last/Title, Flotran: Streamlines Near Gasketplnsol,strm/Title, Flotran: Pressure Contoursplnsol,presfini!!! 2. Structural results.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。
注意：FLUENT会自动检测输入的名称以使用对应的边界类型，当然用户也可以在fluent进行类型更改。
完成后的树形菜单如下图所示。
本部分操作完毕后，关闭meshing模块。
返回工程面板。
3、进入fluent设置
FLUENT主要进行动网格设置。
其它设置与单独进行FLUENT仿真完全一致。
设置使用瞬态计算，使用K-Epsilon湍流模型。
这里的动网格主要使用弹簧光顺处理（由于使用的是六面体网格且运动不规律），需要使用TUI命令打开光顺对六面体网格的支持。
使用命令
/define/dynamic-mesh/controls/smoothing-parameters。
动态层技术与网格重构方法在六面体网格中失效。
因此，建议使用四面体网格。
我们这里由于变形小，所以只使用光顺方法即可满足要求。
点击Dynamic mesh进入动网格设置面板。
如下图所示，激活动网格模型。
4、smoothing参数
使用弹簧光顺方法。
设置参数弹簧常数0.6，边界节点松弛因子0.6。
如下图所示。
5、运动区域设置
主要包括三个运动区域：流固耦合面、两侧的面。
其中流固耦合面运动方式为system coupling，两侧壁面运动类型为deforming。
设置最小网格尺寸0.8，最大网格尺寸1.5，最大扭曲率0.6。
如下图所示（点击查看大图）。
6、其它设置
包括求解控制参数设置、动画设置、自动保存设置、初始化设置、计算时间步及步长设置等。
与单独FLUENT使用没有任何差异。
迭代参数设置如下图所示。
关闭FLUENT，返回工程面板。
二、固体部分设置
1、材料设置
双击C2单元格进入固体材料设置。
这里保持默认的结构钢。
弹性模量2.1e11Pa，泊松比0.3。
需要注意的是材料特性决定了变形，因此对于刚度小的材料可能会存在大的位移，在流体求解器中动网格设置时需要加以关注。
点击retrun to project回到工程面板。
2、网格划分及进行约束
双击C4单元格进入固体网格划分模块。
设定网格尺寸1mm划分网格。
添加流固耦合面及固定边界约束。
设置分析参数，时间步长设置为0.01s，总时间为1s。
如下图所示。
设置完毕后，关闭DS返回工程面板。
右键单击C5单元格，选择update进行更新。
三、System Coupling设置
1、设置时间耦合
双击D2单元格，进入System Coupling面板。
点击Analysis Settings，如左下图所示。
在弹出的面板中设置end time为1s，设置step size为0.01s，如右上图所示。
2、设置耦合面
点选ctrl的同时选择固体与流体中的耦合面名称，点击右键，创建流固耦合面。
如下图所示。
点击Co-Sim. sequence单元格，在弹出的编辑面板中设置各求解器的启动顺序。
设置fluent为1，Transient为2。
如下图所示。
3、进行流固耦合计算
通过点击工具栏上的Update Project按钮进行流固耦合计算。