流固耦合过程_教程
流固耦合过程（仅耦合热边界）
准备软件： AVL-FIRE Hypermesh（用于划分和处理网格） ABAQUS（熟悉inp文件结构和语句） MSC-Patran
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以AVL-FIRE安装目录下面简 单例子为例，位于以下目录： D（安装盘符）:\AVL\FIRE\v（版本号）\exam
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第一步：CFD计算
所有设置与例 子中保持一致
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第一步计算CFD的时 候，不需要选上Mesh FEM format，只需指 定输出Frequency即 可。
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第一步计算完之后会产生 一个htcc文件，如下图：
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第二步：耦合面网格及固体网格获取 为了便于统一坐标位置和热边界插值，不用例子中的 FEM网格。FEM网格将从CFD网格（cyl.flm）中“抽 取”，如下图，在Fire中导出.nas格式文件。
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在hypermesh中TOOl>faces 板块中把流体网格的外表面抽 取，然后删除两端面的面网格
选择全部网格（displayed）即可
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通过3D>elem offset 来获得实体网格
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第三步：映射（mapping）热边界条件 FIRE中FEM Interface 中设置如下两图 上一步得到的面网格导出为.nas文件 （如sur_mesh_for_mapping.nas）
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保存之后，Start，next直到如图所示界 面，输入-fem –mode=mapping
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第四步： 查看热边界结果（这一步不是必需的，为了 确保mapping正确，还是要先看一下结果）
Mapping之后 会产生一个包 含热边界的 inp文件，用 于后续的固体 温度场计算。
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映射距离与用例子比较（用三角形面单元）
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第五步： 在MSC-Patran中做MPC
注意：这里的面网格 节点号和单元号要与 前面用来mapping的 面网格对应上，可以 在patran或者 hypermesh中通过 renumber来实现， 固体网格最好也把节 点号和单元号 renumber，记下所 有的节点号和单元 号，以备后用。 之后，导出.inp文件
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第六步： 在ABAQUS里面施加其他面（不是与CFD耦合的面）热边界
在ABAQUS里面 赋予外表面统一的 热边界条件，这里 的数值可以稍后在 inp文件中修改。
之后，导出.inp文件
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第七步： 编辑inp文件
主文件，其他inp文 件可通过 INCLUDE,INPUT= XXX.inp来读取。
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inp文件解释
cylinder_solid_mesh.inp ，此文件为固体网格文 件，里面为节点和单元信 息，注意ELEMENT TYPE 一定为传热单元DC3D8。
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面网格文件
inner_sur_mesh.inp，此 文件为内表面网格文件， 里面为节点和单元信息， 注意ELEMENT TYPE一定 为传热单元DS4。
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MPC文件
MPC.inp，此文件为多点 耦合文件，耦合面网格和 体网格内表面的温度自由 度，用其来沟通面网格和 体网格。
自由度号，11自由 度为温度自由度
体网格节点号 面网格节点号
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热边界条件文件
Inner_Heat_Data.inp，此 文件为热边界条件文件， 从Fire中mapping而来。
网格序号 流体温度 换热系数
注意！
温度单位为°C，换热系数单 位为W/mm^2K，换热系数 单位要根据有限元所用单位 体系而改动，可通过编辑>替 换来改动，如0.992E-04替换 为0.992E-01
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第八步： 查看计算结果
编辑好inp文件之 后，所有inp文件 都放在ABAQUS 工作目录底下， 然后提交主文件 计算即可，得到 温度场如图。
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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。
ansys workbench 流固耦合计算实例
Oscillating Plate with Two-Way Fluid-Structure Interaction Introduction This 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-Post If 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 Colors Unless you plan on running a session file, you should copy the sample files used in this tutorial from the installation folder for your software (
ANSYS流固耦合计算实例
ANSYS流固耦合计算实例 Oscillating Plate with Two-Way Fluid-Structure Interaction Introduction This 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-Post If 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 Colors Unless you plan on running a session file, you should copy the sample files used in this tutorial from the installation folder for your software (
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。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。然后定义流体属性，名称定义为air，类型为Fluid。这些定义的目的是能够在Fluent软件中识别出这些特征，具体类型和参数都可以在Fluent软件中进行设置和修改。定义完后点击【Export】，选择【Mesh】，选择路径和文件名称并进行输出。 打开Fluent6.3.26或以上的版本，选择3D求解器，点击【File】→【Read】→【Case】，然后选择Gambit中输出的msh文件，即可将网格文件读入Fluent 软件中。读入模型后，进行求解参数和条件的设置。 (1)模型缩放：为了便于分析结果数据特征，统一采用国际单位制进行仿真，
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
流固耦合ansys命令流
new config fluid title 基于流固耦合作用下的双龙富水隧道稳定性研宄 set fluid off set log on set logfile yang 1 .log genzonradcylpOOOOpl 9.00 0p2 0 50 0 p3 0 0 8 size4 20 64 dim6 5 6 5 rat 1 1 I 1 group 围岩 gen zon cshell pOOOOpl 6.0 0 0 p2 0 50 0 p3 0 0 5.0 size 4 2064 dim 5.6 4.6 5.6 4.6 rat 1 1 1 1 group初期支护 gen zon cshell pO 0 0 0 pi 5.6 0 0 p2 0 50 0 p3 0 0 4.6 size 4 2064 dim 5.0 4.0 5.0 4.0 rat 1 1 1 1 group 二次衬砲fill group原岩 gen zon radcyl pOOOOpl 0 0 ?8.0 p2 0 50 0 p3 9.0 0 0 size 4 20 64 dim 3 6 3 6 rat 1 1 1 1 group围岩2 gen zon cshell pOOO Opl 0 0 -3.0 p2 0 50 0 p3 6.0 0 0 size 4 2064 dim 2.6 5.6 2.6 5.6 rat 1 1 1 1 group仰拱初期支护 gen zon cshell pO 0 0 Opl 0 0 -2.6 p2 0 50 0 p3 5.6 0 0 size 4 2064 dim2 5 2 5 rat 1 1 1 1 group仰拱二次衬砲fill group仰拱原岩 gen zone reflect normal -10 0 gen zone radtun pO 0 0 0 pi 45 0 0 p2 0 50 0 p3 0 0 20 size 3 20 3 12 dim 9 8 9 8 rat 1 1 1 1.1 group围岩3 gen zon reflect dip 0 ori 0 0 0 range x09y0 50z8 20 gen zon reflect dip 0 ori 0 0 0 range x 9 45 y 0 50 z 0 20 gen zon reflect dip 90 dd 270 ori 0 0 0 range x09y0 50z8 20 gen zon reflect dip 90 dd 270 ori 0 0 0 range x 0 9 y 0 50 z -8 -20 gen zon reflect dip 90 dd 270 ori 0 0 0 range x 9 45 y 0 50 z -20 20 save shuitun一model.sav model fl_iso prop perm 1.23e-9 poro 0.45 range z 4.5 20 prop perm 4.70e-10 poro 0.4 range z -20 4.5 set fl biot off ini fdensity le3 ini sat 1.0 ini food 2.0e9 ftens -le-3 ;假设围岩岩体符合mohr-coulomb本构模型,给围岩陚参数命令流如下, ;mohr-coulomb model model mohr def derive s_modl=E一modl/(2.0*(l .0+p—ratio 1)) b_modl=E_modl/(3.0*(1.0-2.0*p_ratiol)) s_mod2=E—mod2/(2.0*(l .0+p_ratio2)) bjmod2~E_mod2/(3.0*( 1.0-2.0*p_ratio2)) end
(完整版)流固耦合教学
1、打开ANSYS Workbench, 拖动各模块到空白区，并照此连接各模块。 2 2、打开第一个模块当中的Geometry，建立几何模型： （1）在XY Plane内建立Ship Shell 船长：0.4、船宽：0.14、型深0.11 将第一个Solid重命名为Ship Solid 在Concept中选择Surfaces From Faces，选中模型的六个面，然后Apply、Generate。 重命名第二个Ship Solid为Ship Shell 右击Ship Solid, 选择Hide Body，显示Ship Shell, 然后对Ship Shell执行同样操作（即隐去）
（2）在YZ Plane内建立液舱 单击（New Plane），选择YZ plane，，Apply一下 将YZ Plane 向X正方（图中为法向，即Z）向偏移0.02m Generate一下，然后Show body 一下Ship Solid 与Ship Shell 可以看到YZ Plane已平移到Body内了 再将Ship Solid 与Ship Shell 都Hide，选择Plane 4，调为正视，Generate一下 新建一个Sketch：单击，显示，在此Sketch中建立液舱模型草图
单击约束（Constrains），将草图中的“水平线”调整为水平，“垂直线”调整为垂直： 事实上仅用Horizontal（水平）和Vertical（垂直）就OK了。以水平约束为例，先单击Horizontal，再依次单击草图中的水平线段。调整后如下图所示： 定义尺寸： 左下角空缺的部分是预留贴“应变片”的部分，需要单独建模 单击Extrude（拉伸），设置Operation（下拉列表中改选为Add Frozen）与拉伸尺寸（0.1m）： 然后Generate一下
fluent单项流固耦合
流固耦合（Fluid-solid interaction，FSI）计算，通常用于考虑流体与固体间存在强烈的相互作用时，对流体流场与固体应力应变的考察。FSI计算按数据传递方式可分两类：单向耦合与双向耦合。所谓单向耦合，主要是指数据只从流体计算传递压力到固体，或者只从固体计算传递网格节点位移到流体。双向耦合则在每一时刻都同时向对方发送相应的物理量（流体计算发送压力数据，固体计算发送位移数据）。 ANSYS Workbench中可以利用Fluent与DS进行单向流固耦合计算。我们这里来举一个最简单的单向耦合例子：风吹挡板。我们假定挡板位移可忽略不计，固体变形对流场影响可以忽略，所考虑的是流体压力作用在固体上，固体的应力分布。当然这里的压力可以换成温度等其他物理量。 1、新建工程。注意是从Fluent –> Static Structure。连接图如1所示。 图1 计算工程关 系图2 进入DM建模 2、进入Fluent中的DM进行模型创建，如图2所示。 流固耦合计算中的几何模型与单纯的流体模型或固体模型不同，它要求同时具有流体和固体模型，而且流体计算中只能有流体模型，固体计算中只能有固体模型。建好后的模型如图3，4，5所示。由于固体模型需要从这里导入，所以我们保留固体与流体模型。
图3 实体模型 图4 固体模型
图5 流体模型 3、进入FLUENT网格设置。 在FLUENT工程视图中的Mesh上点击右键，选择Edit…，如图6所示，进入网格划分meshing界面，如图7所示。我们这里需要去掉固体部分，只保留流体几何。 图6 进入网格划 分图7 禁用固体模型
(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。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。
ansys流固耦合模态分析
有问题可以发邮件给我一起讨论xw4996@https://www.360docs.net/doc/072293650.html, FSI流固耦合命令求解流固耦合问题 使用ANSYS计算结构在水中的模态时, FLUID29,FLUID30单元分别用来模拟二维和三维流体部分,相应的结构模型则利用PLANE42单元和SOL ID45等单元来构造，其中，PLANE42和SOL ID45分别是用来构造二维和三维结构模型的单元。FLUID30是流体声单元,主要用于模拟流体介质及流固耦合问题。该单元有8 个节点,每个节点上有4 个自由度,分别是XYZ上3个方向位移自由度和1个压力自由度,为各向同性材料。输入材料属性时,需要输入流体的材料密度(作为DENS 输入)及流体声速(作为SONC输入),流体粘性产生的损耗效应忽略不计。FLUID29是FLUID30单元在二维上的简化，少了一个Z向的位移。SOLID45单元用于构造三维实体结构。单元通过8 个节点来定义,每个节点有 3 个沿着XYZ方向平移的自由度。PLANE42是SOLID45单元在二维上的简化。 在利用ANSYS建模分析时,流场域单元属性分为2种,由KEYOPT(2)(指定流体和结构分界面处结构是否存在) 控制,在流固耦合交界面上的单元KEYOPT(2) = 0 ,表示分界面处有结构,其他流体单元KEYOPT(2)=1,表示分界面处无结构。流体-结构分界面通过面载荷标志出来,指定FSI label可以把分界面处的结构运动和流体压力耦合起来,分界面标志在分界面处的流体单元标出。 数值分析的步骤 1) 建立流体单元的实体模型。建立流体模型,需要确定流体域的范围,可以把无限边界流体简化成流体区域的半径为固体结构半径的10倍。 2) 标记流固耦合界面。选取流体单元中流固交界面上的节点,执行FSI 命令,流固耦合交界面的处理:流体与固体是两个独立的实体,在划分单元时在两者交界面上的单元网格要划分一致,这样在交界面上的同一位置一般就有两个重合的节点,一个节点属于流体单元,一个节点属于固体单元,这两个重合节点在交界面的位移强制保持一致。 3) 建立固体结构实体模型。建立固体结构模型，定义单元属性，采用映射方式进行网格的划分。 4) 施加约束条件。由于流体区域的尺寸远大于固体结构尺寸，故可以不考虑流体液面的重力的影响，将流体边界处的单元节点上施加压力(PRES) 为零的约束。因为选择的算例为悬臂结构，在固体结构底部加全约束。 5) 选择求解算法，进行求解。定义分析类型为模态分析，设定提取频率阶数和提取模态的方法。因为耦合问题的刚度矩阵，质量矩阵都不对称，需要采用非对称矩阵法(UNSYMMETRIC)求解。 6) 查看结果。进入后处理模块，查看结构模型的频率及振型。 以半浸没与水中的桥墩模态问题为背景，并假设： 1. 桥墩为实心等截面的实体，实际桥墩模型应该是空心壳体，截面尺寸也 非常复杂，因而需要分块划分单元。
基于LSDYNA及FLUENT的板壳结构流固耦合分析
基于 LS-DYNA 及 FLUENT 的板壳结构流-固耦合分析
汪丽军 北京航空航天大学，交通科学与工程学院 100191
[摘 要]： 本文采用 ANSYS 显示动力分析模块 LS-DYNA 及流场分析模块 FLUENT，对水下的板壳 结构运动及其界面的流-固耦合现象进行了仿真分析。流场计算得到的界面压强数据以外载荷 的形式施加于结构表面，使其产生位移及变形；同时，结构的变化又进一步影响了流场的分 布。通过往复的双向耦合迭代，得到了板壳结构的动力学响应以及流场的分布情况。仿真结 果与试验结果的对比表明，此方法适用于解决兼有大位移及较大变形特征的流-固耦合问题。 [关键词]： 板壳结构 流-固耦合 有限元方法 ANSYS
Analysis of Fluid-Structure Interaction for Plate/Shell Structure Based on LS-DYNA and FLUENT
Wang Lijun School of Transportation Science & Engineering, Beihang University 100191
Abstract: In this paper，the movement of plate under water and the fluid-structure interaction(FSI) is simulated numerically by combining explicit dynamic solver LS-DYNA and computational fluid dynamics solver FLUENT in ANSYS. The pressure obtained from the calculation of flow field are applied as external loads on the surface of the plate, then the structural deformation and displacement can be calculated as well, which will affect the shape and pressure distribution of the flow field reversely. After sequential coupling iterations the dynamic response of the structure and flow field distribution are obtained consequently. By comparing numerical and experimental results it is proved that this proposed coupling method is suitable for solving such a kind of FSI problems considering both large displacement and comparatively large deformation. Keyword: Plate/shell structure, Fluid-Structure Interaction, Finite element method，ANSYS
1
前言
在自然界中，流-固耦合现象广泛存在于航空、航天、汽车、水利、石油、化工、海洋 以及生物等领域。很多实际问题中流体载荷对于结构的影响不可忽略；同时，结构的位移 和变形也会对流场的分布产生重要影响。例如各种水下运动机构都需要考虑这种现象。
基于Ansys12.0的Workbench血管流固耦合之最详尽小火车之旅
承蒙“水若无痕”版主信任，我把我做过的血管流固耦合以小火车的形式发出来，与大家共同讨论学习。首先概述一下：1：血管建的比较短，这样单元会少些，调试比较方便，但效果可能没官方视频的好看，但原理步骤没错就行 2：原来流体为自己建的Blood，为可压缩流体，我自己试了下，用Water也可以，所以就简化了建新材料这一步 3：我用的是Ansys12.0版本，我建的模型保存成多种格式，欢迎大家下载做着玩玩 01 A：首先打开Ansys Workbench 拖出各个模块，连接关系如下图： 02 B：可双击Engineering Data编辑材料，因为进入Ansys结构部分设置时候要用到血管材料，默认是结构钢，太硬了，所以要自己重新设材料，这点很重要！ 03 C：单击我画的第一个大圈（左列），右击我画的第二个大圈（左列）——Duplicate，复制一个同种材料。在复制的材料后面框里有链接，这个链接是链接到材料库的，右键把链接打断，我是这么做的。如果双击Engineering Data看不到
我图中的界面的话，可以在主菜单中——View——Properties以及接下来的两个选项给选上就可以看见了。改好材料后可以把对新材料重命名，用右键。然后再主菜单上点击update project，材料就可以在材料设置里用了。 04 D：更改密度，杨氏模量，和泊松比。重命名。上一步给出了怎么保存修改结果 05 E：这个是Ansys model部分，这里是不需要用到流体部分的，不需要删掉，只要右键对它Suppress就可以了。单击Pipe，可以在下面设置材料
06 F：对血管加约束，可以把两端完全约束，对称面部分在垂直面内不可运动，也可以所有平面部分都完全约束，这个没关系，都可以计算。 07 G：右键插入流固耦合面，当然就是流体固体接触面了
几个ansys流固耦合的例子
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 Couplin 2，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=2 width=3 height=2 /prep7 et,1,63 et,2,30 !选用FLUID30单元，用于流固耦合问题 r,1,0.01 mp,ex,1,2e11 mp,nuxy,1,0.3 mp,dens,1,7800 mp,dens,2,1000 !定义Acoustics材料来描述流体材料-水 mp,sonc,2,1400 mp,mu,0, ! block,,length,,width,,height esize,0.5 mshkey,1 ! type,1 mat,1 real,1 asel,u,loc,y,width amesh,all alls ! type,2 mat,2 vmesh,all
abaqus和Fluent的流固耦合模拟
耦合模拟 为耦合模拟ABAQUS需做如下工作： l定义耦合步 l定义耦合区域 l定义耦合区域需要交换的物理量 以上每一步骤将在下面详细叙述 定义耦合步 ABAQUS耦合模拟界面是和存在的ABAQUS程序联合使用的。在你想定义的耦合步中，无论耦合情况如何，你必须先有效的载荷和边界条件。然后你再说明需要耦合的是这步，其中的一些量需要和三方软件进行数据交换。如下的一些过程ABAQUS是可以进行耦合分析的： l准静态应力分析 l直接积分的隐式动态分析 l显式动态分析 l无耦合的热传导分析 l全积分热应力分析 与MPCCI server 数据交流始于耦合步，终于耦合步。 由于ABAQUS和其它三方软件在耦合分析过程中是实时的进行数据交换以及启动和终止三方程序，你可以在一个工作项目中只定义一个耦合步。 输入文件格式为：*CO-SIMULATION 定义接触区域 接触区域是系统之间的连接区域。这个表面对于ABAQUS而言必须是单元类型的面，任何对于MPCCI支持的单元类型均可以用于耦合步。而只有如下单元类型可以定义为接触区域，如表7.9.2-1 定义耦合区域的交换量 对于每个耦合区域你必须指定ABAQUS和其它三方软件进行交换的物理量，表7.9.2-2列出了可以用于交换和选择的物理量
输入输出的物理量的选择取决于分析的类型，如表7.9.2-3所示 输入文件的格式为： *CO-SIMULA TION,IMPORT surface_A,quantity_I1,quantity_I2,… surface_B,quatity_I3 *CO-SIMULA TION,EXPORT surface_A,quantity_E1 surface_B,quantity_E2 当前节点坐标和位移 因为在CFD代码中流体形状可以变化，不保持初始几何构型，所以在流固耦合（FSI）中选择当前节点坐标(COORD)，而不是选择节点位移(U)。 不管是做小变形还是大变形，COORD的定义是当前节点坐标。这个定义和ABAQUS传统的定义有很大的区别，因为在传统的定义中再小变形情况下，初始坐标师部需要更新的。 位移再整体坐标系下总是交换的。如果对一个节点存在一个局部的变化，ABAQUS再将它们传给MPCCI server之前，先转化为整体坐标系下的位移。 集中力合法向压力 在流固耦合中，如果粘性剪切力需要导入，那么输入、输出的物理量就应该是集中节点力（CF）而不是法向压力（PRESS）.在ABAQUS/Standard的耦合步中，从上一步到当前时间步，集中力和法向压力由一个斜坡的过渡。而在ABAQUS/Explicit的耦合步中，将保持常值，没有斜坡！ 集中力总是在整体坐标系下进行数据交换的，如果一个节点存在一个局部坐标系，ABAQUS首先将集中力转化到局部坐标系下，然后再施加到结构上。 记中法向力可以在ABAQUS后处理中可视化。 热流和薄膜性质 对于流入一个表面热流分布可以用表面热流（HFL）这个概念。用薄膜性质（FILM）来模拟对流 这里q是进入表面的热流量，h是薄膜系数，为流体或者环境温度。薄膜系数可以通过热流和流体温度(FLUENT计算得到)以及壁温度（ABAQUS计算得到）来计算，如下 薄膜系数和流体温度传到ABAQUS内部，并保持为常值。当流体和壁的温度一致时，任意小的一个热传导系数付给ABAQUS。第一步耦合计算中，为了得到合理的薄膜常数，你应当保证在ABAQUS中壁温已经合适的初始化了，以及对初始的流体的温度场也有很好的估计。ABAQUS把初始化的壁温传给第三方软件。单位体系 ABAQUS对模型分析，没有特殊的单位要求。然而在耦合模拟中，ABAQUS运用的单位制必须和第三方
血液流动与血管壁的流固耦合现象分析
血液流动与血管壁的流固耦合现象分析 随着人体力学的研究越来越深入，我们认识到血液流动中的力学问题与流场分布、壁面剪应力、流动分离等密切相关。。早在1775年，Euler 就用数学表达式描述了动脉中的血流。Young 于1808年从数学理论的角度研究了动脉血流的波的性质。从理论上来说，可以用不可压缩黏性流体Navier-Stokes 方程： Ρ（?u /?t+u ?▽u )=-▽p+▽T 和连续性方程: ▽?u =0 来描述血流。式中，u 是速度矢量；t 为时间；r 为密度，p 为压力，T 为应力张量。这里没有考虑体力的影响。同时有 T =2?（γ. ）D D =1/2(▽u +▽u T ) 式中：γ.是剪切率；?是血液黏度,?是γ.的函数。 因此，数值方法成为血流动力学研究的主要手段。为了简化计算，目前在血流动力学研究中，大部分还是基于血管壁面为刚性这一假设，没有考虑动脉壁的顺应性。虽然刚性边界假设在某种程度上来说是一种较好的近似，在刚性假设的条件下也得到了许多有意义的结
果，但是当血液在动脉血管中流动时，流体压力使血管产生变形，而血管的变形又反过来影响血液的流，即流固耦合作用。弹性边界的引入会给血液流场带来什么变化是人们非常关注的，目前已发展的动脉壁模型有线弹性、非线性弹性、黏弹性、弹塑性、多孔介质等。在流固耦合研究中，线弹性和非线性弹性的动脉壁模型较为常见。考虑血管壁的运动能够更真实地反映在体血管中血流的情况。
算法在流固耦合研究中是十分重要的,目前已发展的算法有可移动网格算法和非移动网格算法两类。ALE法是最为熟悉和常用的可移动网格算法，它利用了拉格朗日格式在固体表达中网格可以随材料变形而变形和欧拉格式在流体表达中网格不移动不至于引起网格扭曲和交错的优点，将这两种格式进行组合。ALE法可以利用网格的调整来跟踪材料的变形，非常适合大变形的流固耦合问题，当使用ALE 法来分析流固耦合问题时，流固耦合界面附近的流体区域用ALE参考系建模，但远离结构的流体使用欧拉参考系。流体体积法的基本原理是通过研究网格单元中流体和网格体积比函数F来确定自由面，追踪流体的变化，而非追踪自由液面上质点的运动。根据F定义，整个计算区域的网格单元可划分为三类。显然，F函数是一个阶跃函数。F=1的单元中充满流体，称为流体单元；F=0的单元内无流体，成为空单元；0 基于Ansys12.0的W orkbench血管流固耦合之最详尽小火车之旅 Workbench, 血管, 小火车, 耦合Workbench, 血管, 小火车, 耦合 承蒙“水若无痕”版主信任，我把我做过的血管流固耦合以小火车的形式发出来，与大家共同讨论学习。首先概述一下： 1：血管建的比较短，这样单元会少些，调试比较方便，但效果可能没官方视频的好看，但原理步骤没错就行 2：原来流体为自己建的Blood，为可压缩流体，我自己试了下，用Water也可以，所以就简化了建新材料这一步 3：我用的是Ansys12.0版本，我建的模型保存成多种格式，欢迎大家下载做着玩玩 图1 geometry.rar (31.03 KB) A：首先打开Ansys Workbench 拖出各个模块，连接关系如下图： 实际上可以在Transient Structural的setup上面点右键，transfer data to new simulation FLOW(CFX)同样可以建立新的CFX分析模块，而且不用自己连线，本图 图 2 B：可双击Engineering Data编辑材料，因为进入Ansys结构部分设置时候要用到血管材料，默认是结构钢，太硬了，所以要自己重新设材料，这点很重要！ 图3的这个对号加小箭头的状态只调试出来一次，其他的都没弄出来过，索性全部给updata了 图 3 C：单击我画的第一个大圈（左列），右击我画的第二个大圈（左列）——Duplicate，复制一个同种材料。在复制的材料后面框里有链接，这个链接是链接到材料库的，右键把链接打断，我是这么做的。如果双击Engineering Data看不到我图中的界面的话，可以在主菜单中——View——Properties以及接下来的两个选项给选上就可以看见了。改好材料后可以把对新材料重命名，用右键。然后再主菜单上点击update project，材料就可以在材料设置里用了。 图4D：更改密度，杨氏模量，和泊松比。重命名。上一步给出了怎么保存修改结果 图5E：这个是Ansys model部分，这里是不需要用到流体部分的，不需要删掉，只要右键对它Suppress 就可以了。单击Pipe，可以在下面设置材料 图6也不是必须空缺Analysis Settings，如果这里不给出，到CFX中会提示错误，但是没有任何影响，在CFX里面设置就可以 遵照教程，是在CFX中给出的 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。弹性血管流固耦合教程
双向流固耦合实例(Fluent与structure)