(完整版)利用FLUENT软件模拟流固耦合散热实例
最新ANSYS-Workbench-Fluent流固耦合传热及热结构分析ppt课件
• “它们所带给人类社会的恐惧，早已超越了人类认 知的界限和人类对科学成果的接纳空间”。
一、研究概况
• “嵌合体”是在生物界非常普遍的自然现象。 • 孪生子在同一个子宫中发育时会发生细胞交流，大多
(4)生产移植器官 人兔胚胎嵌合体：将来发育成某种特定器官，如能克 服免疫排斥反应，有望用于器官移植。
四、嵌合体研究存在的问题
1、嵌合体组织器宫的特异抗原性
在种内动物嵌合体制备过程中发现，不管是两种胚胎， 还是多种胚胎制成的嵌合胚胎，细胞间均能协调的 生长发育，不发生免疫排斥现象。但是，无论是进 行供体-供体、供体-受体动物间，还是进行嵌合体供体、嵌合体-受体动物间的组织或器官移植，均会 发生强烈的免疫排斥反应。
三、应用前景
(2)研究性分化机理
利用嵌合体可以研究性别分化以及参与性分化的细胞 及其规律。
(3)孤雌生殖
• 利用嵌合体技术，己获得了孤雌生殖小鼠。 • 铃木达行等（1998）通过聚合从日本红牛获取的卵
母细胞的孤雌生殖二倍体胚胎和用荷斯坦母牛卵母 细胞进行IVF的胚胎，获得2死1活3头嵌合体犊牛。
三、应用前景
三、应用前景
3.在动物生产中的应用
(1)人工制造有特殊经济价值的个体 对水貂、狐狸、绒鼠等毛皮动物，利用胚胎嵌合体技 术可以获得用交配或杂交法不能获得的毛皮花色类 型。
(2)种间移植 用于分析胎儿与母体的相互关系，如将斑马的受精卵， 移植到马体内生产斑马（拯救珍稀濒危动物）。
三、应用前景
(3)可作为外源基因的导入方法 把外源目的基因先导入干细胞，再通过胚胎干细胞介 导法将目的基因转入胚胎，这是转基因动物生产中基 因导入的一种重要手段。
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。
ansys流固耦合案例
ansys流固耦合案例1. Ansys流固耦合案例：热沉设计热沉是一种用于散热的设备，通常用于电子设备中，以降低温度并保护设备不受过热损坏。
在设计热沉时，流体流动和热传导是两个重要的物理过程。
Ansys流固耦合可以帮助工程师模拟和优化热沉的设计。
在这个案例中，我们考虑了一个由铝合金制成的热沉。
热沉的底部与电子设备紧密接触，通过流体流动和热传导来吸收和传递热量。
通过使用Ansys的流固耦合模块，我们可以解决以下问题：1) 流体流动模拟：我们可以使用Ansys Fluent模块模拟流体在热沉内部的流动情况。
通过设定合适的边界条件和材料属性，我们可以计算出流体的速度场和压力场。
2) 热传导模拟：我们可以使用Ansys Mechanical模块模拟热沉内部的热传导过程。
通过设定热源和材料属性，我们可以计算出热沉内部的温度分布。
3) 流固耦合模拟：在流体流动和热传导模拟的基础上，我们可以使用Ansys的流固耦合模块将二者结合起来。
通过设定合适的耦合条件，我们可以模拟出流体对热沉的冷却效果，并计算出热沉的最终温度分布。
通过这个案例，我们可以优化热沉的设计，以达到更好的散热效果。
我们可以调整热沉的几何形状、材料属性和流体流动条件，以最大程度地提高散热效率，并确保电子设备的正常运行。
2. Ansys流固耦合案例：风力发电机叶片设计风力发电机叶片是将风能转化为机械能的关键部件。
在设计风力发电机叶片时，流体力学和结构力学是两个重要的物理过程。
Ansys 流固耦合可以帮助工程师模拟和优化叶片的设计。
在这个案例中，我们考虑了一个三叶式风力发电机叶片。
叶片由复合材料制成，通过受风力作用，将机械能传递给发电机。
通过使用Ansys的流固耦合模块，我们可以解决以下问题：1) 风场模拟：我们可以使用Ansys Fluent模块模拟风力对叶片的作用。
通过设定合适的边界条件和材料属性，我们可以计算出风场的速度场和压力场。
2) 结构分析：我们可以使用Ansys Mechanical模块模拟叶片的结构响应。
(完整word版)双向流固耦合实例Fluent与structure
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。
【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流固耦合传热设置问题(教学应用)
FLUENT流固耦合传热设置问题
看到很多网友对于fluent里模拟流固耦合传热（同时有对流和导热）有很多疑问，下面说说我的解决方法。
1，首先要分清你的问题是否是流固耦合传热。
（1）如果你的传热问题只是流体与固体壁面的传热，不涉及到固体壁面内部的导热，那么这就是一个对流传热问题，不是流固耦合传热问题，
这时候你只需要设置壁面的对流换热系数即可。
如下图
注意右边这几个参数的含义：从上往下依次为：壁面外部的对流传热系数；外部流体温度；壁面厚度；壁面单位体积发热率。
这里没有内部流体的对流传热设置，因为fluent会根据流体温度以及壁面温度，利用能量守恒，自动计算内壁流体与壁面的对流换热情况。
（2）流固耦合传热问题。
在建模的时候你应该定义两个区域，流体区域和固体区域，并且在切割区域的时候，你应该选中connect，如下图所
示
边界条件设置：交界面为wall。
在导入fluent以后，fluent就会自动生成wall-shadow。
这样在流固交界面上就生成了一对耦合的面，如下图所示，。
2，耦合传热设置问题
（1）首先就是求解器的设置问题，应该选择耦合求解器，虽然计算速度会慢一些，但是这更符合实际情况，更容易收敛，误差更小。
如果是非
稳态过程还应选择unsteady。
如下图所示
（2）交界面设置问题，这个是关键。
不用过多的设置只需要选择coupled。
这样fluent就会自动计算耦合面的传热问题。
如下图所示
（3）当然还要选择能量方程。
其他诸如湍流模型、材料设置、进出口条件等等，需要你根据实际情况设定，这里不再雷述。
最新ANSYS-Workbench-Fluent流固耦合传热及热结构分析ppt课件
一、研究概况
• 不同的物种也可以形成嵌合体。 • 例如把两个来自异种动物的胚胎嵌合成一个胚胎，就可
以培育出异种嵌合体动物，像绵羊-山羊嵌合体、马-斑 马嵌合体等都已培育成功。 • 许多心脏病患者移植了猪或牛的瓣膜，也是异种嵌合体。 • 重组DNA技术、转基因技术事实上也都是在制造分子层 次上的嵌合体。
四、嵌合体研究存在的问题
因此，嵌合组织并没有因为成为嵌合体的一部分而 改变免疫特性，而是在发育过程中，各自细胞的 免疫抗原性表达可能被“掩盖”，因而嵌合体中 不同基因型组织之间或细胞之间并不发生排斥现 象。而一旦离开嵌合体，其特异抗原性又表现出 来。这为将来利用嵌合体生产人用器官造成了很 大障碍
四、嵌合体研究存在的问题
三、应用前景
(2)研究性分化机理
利用嵌合体可以研究性别分化以及参与性分化的细胞 及其规律。
(3)孤雌生殖
• 利用嵌合体技术，己获得了孤雌生殖小鼠。 • 铃木达行等（1998）通过聚合从日本红牛获取的卵
母细胞的孤雌生殖二倍体胚胎和用荷斯坦母牛卵母 细胞进行IVF的胚胎，获得2死1活3头嵌合体犊牛。
三、应用前景
• 嵌合在生物学上是指同一个体中，基因型相 异的细胞或组织混合存在的状态。
一、研究概况
• 嵌合体动物：现代的胚胎工程技术中，也有一种叫 胚胎嵌合的技术。它是将２个胚胎细胞（同种或异 种动物胚胎）合并，共同发育成１个胚胎，即“嵌 合胚胎”，然后将这个胚胎移植给受体，让其妊娠 产仔。如果产下来的幼仔具有以上２种动物胚胎的 细胞，则称其为“嵌合体动物”。
裸胚聚合：
移入胚胎联结液小滴（植物凝集素A，PHA，起粘合 作用）中，培养10-20min，将融合胚轻轻移入 20% PBS中洗涤两次，继续培养5h-10h后，移植 入同期发情的受体输卵管或子宫角中。
FLUENT14双向流固耦合案例.(DOC)
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。
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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。
（ABCH,CDGH,DEFG,AHGF)
----wall
面ABEF
: chip-symm --symmetry
8。指定fluid区域上的边界条件类型
fluid-symm
A B
D C
Sym-2
Fluid区域的顶面 ABCD
wall
9。指定区域类型
1 2
3
指定流体区域
指定固体区域
绿色
: fluid
3.划分体的网格 选择所有体
指定边界条件
1。隐去网格，便于操作
2。指定速度入口
Inlet Velocity_inlet
3。指定压力出口
Outlet Pressure_outlet
4。指定board-side为wall 类型
Board-side wall
5。指定board上的对称面
Board symm Sym-1
② 指定固体区域材料类型
在Boundary Conditions面板中,Zone下面选择board,然后在Type一侧选择solid，点击Set按扭, 在弹出的Solid面板中选择Material Name 为board（实际默认正确）。同样指定chip材料类型
③ 指定chip的热生成 ⒌
⒈
⒋
⒉
1 . FLUENT读入网格
①
②
File----Read----Case
选择刚从Gambit中输出的网格文件(.msh文件)
③ Grid----Check
检查网格质量，确定最小体积大于0
启动3D-FLUENT
此数值大于0
2 . 确认计算域大小
① Grid----Scale
②
在Gambit中是以m为单位建模
5 . 定义边界条件
Define—Boundary Conditions
①
指定流体区域材料类型
在Boundary Conditions面板中,Zone下面选择fluid,然后在Type一侧选择fluid，点击Set按扭, 在弹出的Fluid面板中选择Material Name 为air（实际默认正确）。
红色（chip） : solid
紫色（board）: solid
10。输出网格
1 2
在File Name中自定义名称 然后 Accept
网格成功输出
FLUENT计算及后处理
读入mesh文件 选择物理模型 定义材料属性 指定边界条件 初始化 设置求解器控制 设置收敛监视器 计算 后处理
利用FLUENT软件模拟流固耦合散热 实例
摘要
Gambit创建模型 FLUENT计算及后处理
Gambit创建模型
• 创建几何模型 • 划分网格 • 指定边界条件
问题描述
Chip Board Fluid
Top wall (externally cooled) h = 1.5 W/m2∙K T∞ = 298 K
打开能量方程，设计到温度计算。
③ Define—Model--Vis材料属性
① Define—Materials
流体材料中包含air，不另需定义
② 定义固体材料：chip,board
在Materials面板中Material Type 下拉菜单中选择 solid，在Name中输入board, 删除Chemical Formula中的内容， 将Thermal Conductivity 设置为0.1；点击Change/Create按扭，在弹出的菜单中选择 No.同样创建材料 chip
创建计算区域
1.
①
② ③
④ ⑤
⑥
创建board区域 2. 创建一个plane来分割volume 1
移动plane到适当位置，对volume 1进行split 3. 将创建的plane沿Y向上平移0.1 4. 用平移后的plane对volume 1进行split
5.
创建chip体
6.移动chip体到具体位置
边界类型条件都为 symmetry
6。指定board上的上下面边界条件类型 wall Board top Board bottom
7。指定chip上的边界条件类型
F G
A HE D
B C
Chip边界类型：
与board接触的面BCDE : chip-bottom ---wall
与流体接触的4个面 : chip-side