双向流固耦合实例Fluent与structure
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。
【2019年整理】ansys14workbench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。
「耦合案例」双向流固耦合（2）
「耦合案例」双向流固耦合（2）4 Mechanical求解设置4.1 材料参数定义双击模型树节点B2进入材料定义面板如下图所示，添加新材料Rubber，设置其密度为1100 kg/m3，设置杨氏模量1e7 Pa，泊松比为0.45关闭材料定义面板4.2 网格划分鼠标双击B4单元格进入Mechanical右键选择模型树节点Geometry > FFF\Solid，点击弹出菜单项Suppress Body删除流体区域几何右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Insert → Method插入网格方法属性窗口中设置Method为Sweep，如下图所示指定Source为圆环面，指定Number of Divisions 为100右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Insert → Face Meshing属性窗口中设定Geometry为如图所示的圆环面，指定该面采用映射网格划分右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Insert → Sizing添加网格尺寸属性窗口指定圆环面网格尺寸为1 mm，并设定Behavior为hard右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Generate Mesh生成网格，最终形成网格如下图所示4.3 计算参数定义鼠标选中模型树节点Analysis Settings，属性窗口中设置Step End Time为2 s，设置Auto Time Step为Off，设置Define By为Substeps，设置Number of Stepping为1注意：这里设置的Step End Time值必须大于耦合计算的时间。
真正耦合计算的时间在System Coupling中指定，但指定值必须小于此处的Step End Time值。
鼠标选中模型树节点Transient，图形窗口中选择管道内表面，点击鼠标右键，选择弹出菜单项Insert → Fluid Solid Interface指定该面为流固耦合面选择管道的两个圆环端面，点击鼠标右键，选择弹出菜单项Insert → Fixed Support指定两个面为固定约束在Solution节点上指定后处理内容，如查看等效应力、等效应变、位移等物理量。
(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。
(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”。
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。
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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
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 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， 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。
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 system coupling 类型）
当然用户也可以
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。