adina热-流-固耦合建模过程
TG导入到adina进行流固耦合分析
TG导入到ADINA进行流固耦合分析的基本步骤
Wry618
第一步：在tg中定义nastran的输出格式
第二步：建立相应的模型
在建立模型过程中，在建立体后，对自己想要建立约束、施加载荷或定义流固耦合面的地方需要定义相应的面。
由于经常定义的的约束、施加载荷的面或定义流固耦合的面不止一个，需要在tg中灵活应用mate、mti命令流。
建立完模型之后，输入命令流
merge
write
默认的文件名为truegrdo，将其拷贝到adina的工作文件目录下，这样便于查找(可以重命名)。
第三步：模型导入到ADINA
在ADINA file中import NASTRAN，导入truegrdo，
在导入时应注意，在creat boundary cells(BCELL)from shell element下选择replace。
第四步：在adina中定义约束和流固耦合界面
在adina模型树中就可以看见定义的shell和实体单元，此时的壳就是在tg中定义的面。
然后在mesh的nodeset或elmentset中定义相应的节点集或单元面集。
在method中选择from element group，在element group中选择相应的单元组，这样就能够完成节点集、单元集和单元面集的定义。
最后在施加相应的载荷，约束或流固耦合面，就可以得到
Tg入门相对较难，界面操作不是很方便，但是六面体网格划分能力确实令人佩服，在cnshijun兄的指导和单单的合作下，完成了tg到ADINA的转化的真正入门，谢谢他们。
希望大家以后多多交流，共同进步。
流固耦合流程
流固耦合流程流固耦合是指流体与固体之间相互作用、相互影响的一种现象。
在工程领域中，流固耦合分析已成为设计和优化产品性能的重要工具。
本文将以流固耦合为主题，介绍流固耦合分析的流程和应用。
第一部分：引言流固耦合在众多工程领域中发挥着重要作用，比如航空航天、汽车工程、海洋工程等。
流体与固体的相互作用不仅会对产品的性能产生影响，还可能引起破坏性的振动和噪声。
因此，进行流固耦合分析来评估和改进产品性能至关重要。
第二部分：流固耦合的基本原理在进行流固耦合分析之前，我们需要了解流固耦合的基本原理。
流体与固体之间的相互作用主要包括压力和速度对固体的作用，固体形状对流体流动的影响，以及固体振动对流场的影响等。
这些相互作用可以通过数值模拟方法进行分析和预测。
第三部分：流固耦合分析的流程1. 前处理：在进行流固耦合分析之前，首先需要进行前处理工作。
前处理包括几何建模、网格划分、材料属性定义等。
准确的前处理是进行流固耦合分析的基础。
2. 流场计算：在进行流固耦合分析时，首先需要计算流体场的流动状态。
根据问题的具体需求，可以选择合适的数值求解方法，如有限元法、有限差分法、有限体积法等。
通过求解流体方程，得到流场参数，如速度、压力等。
3. 固体分析：在流场计算完成后，需要进行固体的应力和变形分析。
通过求解固体的力学方程，得到固体的应力和变形情况。
这些结果对于评估产品的结构强度和稳定性至关重要。
4. 边界条件耦合：在流固耦合分析中，流场和固体分析需要进行边界条件的耦合。
这意味着固体的边界条件受到流场的影响，而流体的边界条件又受到固体的影响。
通过迭代求解流场和固体方程，得到耦合后的边界条件。
5. 后处理：在流固耦合分析完成后，需要进行后处理工作。
后处理包括结果的可视化、数据的提取和分析等。
通过后处理，可以直观地了解产品的性能和响应。
第四部分：流固耦合分析的应用流固耦合分析在多个工程领域中都有广泛的应用。
以航空航天工程为例，利用流固耦合分析可以评估飞机的气动性能、翼面的变形情况以及机翼的气动弹性特性。
ADINA流固耦合建模方法
ADINA流固耦合建模方法ADINA流固耦合建模方法是一种综合考虑流体和固体相互作用的建模方法。
它结合了计算流体力学（CFD）和有限元力学（FEM），能够模拟和分析各种流体与固体相互作用的现象，如流体对结构的冲击、振动和与固体结构的热传导等。
1.定义流体区域：首先，需要在模型中定义流体的几何形状和流体域。
可以使用ADINA提供的几何建模工具或者导入已有的CAD文件来创建流体区域。
2.定义流体边界条件：在流体区域中定义流体的边界条件，如流体的入口速度、出口压力、壁面摩擦等。
可以通过给定边界条件来模拟各种流体流动情况。
3.网格划分：将流体区域划分为离散的网格单元，以便进行数值计算。
ADINA提供了自动划分网格的工具，也可以手动调整网格单元的大小和形状。
4.定义固体区域：在流体区域中定义固体的几何形状和固体域。
可以使用ADINA提供的几何建模工具或者导入已有的CAD文件来创建固体区域。
5.定义固体的边界条件：在固体区域中定义固体的边界条件，如固体的材料属性、固体的初始应力等。
根据具体问题，可以指定不同的边界条件。
6.载荷施加：在固体区域中施加外部载荷，如重力载荷、声压载荷等。
这些载荷将影响固体结构和流体流动的耦合过程。
7.运行求解器：通过ADINA的求解器对流固耦合建模进行求解。
求解器将同时考虑流体流动和固体结构的相互作用，求解固体受力平衡、流体流动动量方程等。
8.分析结果：根据求解结果，可以分析固体结构的变形、应力分布，以及流体流动的速度、压力等。
ADINA提供了丰富的结果分析工具，如绘制流线、应力云图等。
ADINA流固耦合建模方法能够模拟和分析多种流固耦合问题，如流体力学冲击载荷下的结构响应、流体流动对结构振动的影响、流体流动中的温度变化等。
它在航空航天、汽车工程、水利工程等领域具有广泛的应用。
通过ADINA流固耦合建模方法，可以提前发现和解决流固耦合问题，优化设计方案，提高产品的可靠性和性能。
流体流固耦合分析手册
5
第一章 计算流体力学概述
（3）
能量守恒方程。能量守恒属于经典的热力学定律。流体微团单位质量的能量 （由化学反应 即总能 E 包括内能 e 与动能 V ⋅ V 。合力所做的功、热传导、 等引起的）生成热都引起总能的变化。
1 2
1.3.1 预备知识 流体速度 u = (u1 , u2 , u3 ) ，u1 , u2 , u3 分别表示 x,y,z 方向上的速度分量。 ρ 是密度， p 是压强， T 是热力学温度。 若有过点 x = ( x1, x2 , x3 ) 的面积微元 dS ，单位法向量为 n 。 在 [t , t + dt ] 内沿 n 方向流过 dS 的流体体积为 u ⋅ ndSdt 在 [t , t + dt ] 内沿 n 方向流过 dS 的流体质量为 ρ u ⋅ ndSdt 在 [t , t + dt ] 内沿 n 方向流过 dS 的流体动量为 ρ u(u ⋅ n)dSdt =
下面用一个简单的例子来说明牛顿流体和非牛顿流体的差别。ADINA 的操作步骤参见 第二部分。
2
第一章 计算流体力学概述
例 1 分别考虑两个平行板间的牛顿流体和非牛顿流体，如下图所示，给出流体速度大小为 10m/s。
v
先考虑牛顿流体 流体参数为常参数模型，密度为 1 kg / m ，粘度为 0.04 N ⋅ s / m 2 。
流体流固耦合分析 手册
ADINA 中国代表处 Copyright © 2007
第一章 计算流体力学概述
第一章 计算流体力学概述
1.1 计算流体力学概述
计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称 CFD）是以计算机作为模拟手段， 运用一定的计算技术寻求流体力学各种复杂问题的离散化数值解的计算方法。 计算流体力学可以看作是对基本守恒方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方 程）控制下的流动过程进行数值模拟。通过这种数值模拟，可以得到极其复杂问题的流场内 的各个位置上的基本物理量（如速度、压力、温度、浓度等）分布，以及这些物理量随时间 的变化情况。 计算流体力学、理论流体力学、实验流体力学是流体力学研究工作的三种主要手段。理 论分析具有普遍性， 各种影响因素清晰可见、 为实验和计算研究提供依据。 对于非线性情况， 只有少数问题能给出解析解。 实验研究仍是研究工作的基石， 数值研究的许多方面都密切依 赖于实验研究提供数据； 计算结果需由实验验证； 观察实验现象分析实验数据以建立计算模 型等等。数值模拟是特殊意义下的实验，也称数值实验，它比起实验研究，经济效益极为显 著。三种手段既互相独立又相辅相成。 近年来，由于实际工程设计对于流体计算提出越来越高的要求，计算流体力学在明显 地突破传统的单纯流体的观念， 各种涉及到复杂物理现象的流体问题求解方法是计算流体力 学发展的主要趋势，这些复杂现象是涉及热传递、多物质流动、相变、流固耦合体系求解、 变边界（变流动区域） 、湍流模拟等等。 从工程角度看，流体力学研究的起因通常是基于对各种工程结构的设计需要，例如分 析飞机机翼在气流作用下随机摆动问题的目的，是要求流场计算结果要对机翼的非稳态振 动、强度特性提出明确的力学设计指标。因此可以说，对于相当多的流体计算问题，实际上 我们需要知道的是一个耦合力学系统的响应特性－流固耦合体系特性， 尽管这是一个更为复 杂的计算体系。流固耦合（Fluid-Structure Interaction，简称 FSI）计算方法的开发和应用是 目前工程计算流体力学发展的重点领域，也是计算流体力学指导工程设计的直接途径。 计算流体力学的发展和计算机硬件求解能力、工程设计需求高速增长密切相关，可以 肯定地说计算流体力学在未来的研究领域和工程领域， 都会越来越走向实用化， 越来越发挥 不可或缺的作用。
基于ADINA的混流式水轮机流固耦合分析
合 界 面 ，建 立 了 混 流 式 水 轮 机数 值 模 型 。通 过 Ａ Ｉ Ａ 软件 平 台 ，采 用 流 固耦 合 模 块 ，实 现 了 转 轮 叶 片 与 内部 流场 耦 ＤＮ 合 的模 拟 ，得 到 了 转 轮 结 构 的应 力 应 变 、流场 的压 力 、流 速 和 ｋ ｓ分 布 。 － 关 键 词 ：Ｒ Ｇ 湍 流 ：流 固耦 合 ：混 流式 水 轮 机 ＡＮ
（ｃｏｌ ｆ ｎ ｒ ｎ ｎｉ ｎ ｎ， ｉｕ ｎｖｒ ｔ Ｃ ｅ ｇｕＳ ｈ ａ １０ ９ Ｓ ｈｏ ｏ ｅｇ ａｄＥ ｖｒ ｍｅｔＸｈ ａＵ ｉｅｓｙ ｈｎ ｄ ｉ ｕｎ６０ ３） Ｅ ｙ ｏ ｉ， ｃ
Ａｂｓｒ ｔ ｔ ａｃ ：Ｔｈｅ ｍａｔｅ ａｉ ａ ｄ ｌｏ ｈ Ｆ ａ ｉ ｕｒ ｉ ｅ ｗａ ｖ ｌｐｅ ｂ ｕ ｉ ｇ ｃ ｎ ｉｕｉｙ ｑｕ ｔｏ ｈ ｍ ｔｃ ｌｍｏ ｅ ｆｔ ｅ ｒ ｎｃｓ ｔ ｂ ｎ ｓ ｄｅ ｅｏ ｄ ｙ ｓｎ ｏ ｔｎ ｔ ｅ ａ ｉｎ，ｍ ｏ ｎ ｕ ｅ ａ ｉｎ， ｍｅ ｔ ｍ ｑｕ ｔｏ
Ｒｅ ｎ ｌ ｓ ｓｒ ｓ ｑ ａ ｉｎ ｎ ＮＧ ｕ ｂ ｌｎ ｅ 一 ｄ ｌａ ｈ ｏ ｅ ｎｎ ｑ ａｉ ｎ ．ａ ｄ ｔ ｅ ｆｕｄ ｓ ｕ ｔ ｒ ｎ ｅ ａ ｔ ｎ ｙ ｏｄ ｔｅ ｓ ｅ ｕ ｔ ｓ ａ ｄ ＲＡ ｏ ｔ ｒ ｕ ｅ ｃ ｓ ｍｏ ｅ ｓ ｔ ｅ ｇ ｖ ｒ ｉ ｇ ｅ ｕ ｔｏ ｓ ｎ ｈ ｌ ｉ —ｔ ｃｕ ｅ ｉ ｔｒ ｃ ｉ ｒ ｏ ｍｅ ｈ ｄ ｔ ｔ ｃ ｈ ｉ ｔｒ ｃ ｉｎ ｓ ｒ ｃ ．Ｂ ｓ ｄ ｎ ｔ ｅ ｔ ｏ ｏ ｒ ｅ ｔ ｅ ｎ ｅ ａ ｔ ｕ ｆ ｅ ａ ｅ ｏ ｈ ＡＤＩ ｓ ｆ ａ ｅ ｐ ａｆ ｒ ａ ｏ ａ ＮＡ ｏｔ ｒ ｌ ｔ ｍ，ｔ ｅ ｆ ｗ ｆ ｌ ｏ ｒ ｎ ｉ ｕ ｂ ｎ ｓ ｗ ｏ ｈ ｏ ｅｄ ｆ Ｆ ａ ｃ ｓ ｔ ｒ ｉ ｅ ｗａ ｌ ｉ
流固耦合过程_教程
流固耦合过程_教程
一、流体固耦合过程
流体固耦合过程指的是通过流体与固体材料的耦合，从而解决固体力学、热力学、电磁学等问题，从而改善系统性能的一种计算方法。
这种方
法是由一组不同类型的有限元控制方法组成的，可以用来描述流体流动的
流动领域，并以一组相应的弹性、热力学和电磁场域来描述固体的变形和
力学性能。
当然，最重要的是，这种方法还能够充分考虑流体与固体间的
耦合作用，从而决定系统性能。
1.有限元技术
有限元技术是流体固耦合方法的核心，它是分析复杂系统的重要技术，主要应用于建模、仿真和优化设计等领域。
具体来说，有限元技术是指将
一个复杂力学系统分割成几个若千个力学单元，分析每个单元内的变形状态，从而确定系统的总体变形状态。
有限元技术一方面可以有效描述一个
力学系统的总体变形状态，另一方面也可以计算出具体力学单元内的变形
状态。
2.耦合分析
耦合分析是流体固耦合方法中的重要组成部分，主要是指将流体和固
体的分析结果进行耦合，以表示流体与固体间的耦合关系，包括流体和固
体静力学、热力学和电磁学等方面的耦合关系。
耦合分析可以有效地模拟
流体与固体间的耦合关系，从而改善系统的性能。
流固耦合过程_教程
湖南大学先进动力流固耦合过程（仅耦合热边界）准备软件：¾AVL-FIRE¾Hypermesh（用于划分和处理网格）¾ABAQUS（熟悉inp文件结构和语句）¾MSC-Patran湖南大学先进动力以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湖南大学先进动力第一步：CFD计算所有设置与例子中保持一致湖南大学先进动力第一步计算CFD的时候，不需要选上Mesh FEM format，只需指定输出Frequency即可。
湖南大学先进动力第一步计算完之后会产生一个htcc 文件，如下图：湖南大学先进动力第二步：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。
湖南大学先进动力在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）即可湖南大学先进动力通过3D>elem offset 来获得实体网格湖南大学先进动力第三步：映射（mapping ）热边界条件上一步得到的面网格导出为.nas 文件（如sur_mesh_for_mapping.nas ）FIRE 中FEM Interface中设置如下两图湖南大学先进动力保存之后，Start ，next 直到如图所示界面，输入-fem –mode=mapping湖南大学先进动力第四步：查看热边界结果（这一步不是必需的，为了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。
湖南大学先进动力映射距离与用例子比较（用三角形面单元）湖南大学先进动力第五步：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。
基于ADINA的梭式止回阀流固耦合性能分析及优化
（ ｅ ａ ｏａ ｒ ｆ ｅｔ ｇＴ ｃ ｎ ｌ ｙｆ ｎ ｆｃ ｒ ｇＰｏｅｓ ｎｓ ｄ ｃｔ ｎ Ｓ ｈ ｏ ｏ ａ ｕａ ｔｒ ｇ Ｋ ｙ ｂｒｔ ｏ ｓ ｎ ｅｈ ｏｏ ｒ Ｌ ｏ ｙ Ｔ ｉ ｇ ｏ Ｍａ ｕａｔ ｉ ｒｃｓ Ｍｉｉ ｒ ｏ Ｅ ｕ ａｉ ，ｃｏ ｌ ｆ ｎ ｆｃｕ ｎ ｕｎ ｔ ｆ ｙ ｏ Ｍ ｉ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓｕｈ ｅｔ ｎｖｒｉ ｆ ｃ ｎ ｅａｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｍｉ ｙｎ ２ ０ ０ Ｃ ｉａ ｃｅ ｅａ ｄＥ ｇｎ ｅ ｎ ，ｏ ｔ ｓ Ｕ ｉ ｓ ｙｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ａ ａ ｇ６ １ １ ， ｈｎ ） ｎ ｉ ｗ ｅ ｔ Ｓｅ ｏ ｎ
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ｌ 【 要】 摘 梭式止回阀作为管道非能动技术的关键组成部分 ， 可以在无人力或外加动力驱动下 自 动实 ｉ现管道系统的安全保障作用， 可以有效地降低输流管道中意外事故的发生。 围绕大口 径梭式止回阀的流固 ；耦合性能数值分析展开， ＤＮ 以Ａ ＩＡ软件为平台， 建立梭式止回阀的流固耦合有限元模型， 对管道流场进行 ｌ动态分析， 出了 给 数值模拟计算数据。 根据分析结果 ， 对梭式止回阀的结构设计提 出了 优化方案 ， 使梭式止 》回阀在管道流体中的运动流场更趋于平稳， 从而有利于提高梭式止回阀的使用寿命及安全性。 ； 关键词 ： 梭式止回阀； ＤＮ ； Ａ ＩＡ 流固耦合 ； 输流管道
Ｏ ｆ ＡＤＩ ＮＡ－ｂ ｓ ｄ ｓ ｕｔ ｐ ｈ ｃ ａｖ ａ ｅ ｈ ｔ ｅ ｔ ｅ ｃ ｅ ｋｖ ｌｅ ｌ ｙ
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基于adina热-流-固耦合建模过程
热-流-固耦合作用是存在高度非线性的复杂耦合作用。
有关这三场的耦合作用研究在地石油工程、热资源开发、地下核废料存储安全、采矿工程等很多领域有着非常重要的应用价值。
由于研究对象的不同，热流固耦合模型的形式存在差异，建立符合实际问题的三场耦合模型十分困难，文中在国内外学者对三场耦合模型理论研究的进展状况的基础上，通过一个例子，介绍了用adina建立模型的过程。
1三场耦合理论模式介绍
在三场耦合尤其是三场耦合机制的研究过程中，人们根据各自对三场耦合的认识提出了不同的三场耦合作用模式。
1995年前有关三场耦合作用模式的研究在场与场之间的联系关系上主要是以速度等变量为桥梁，如HART、Jing提出的作用模式，其中Jing主要描述的核储存库三场耦合模式，后来作用模式发展为主体为物理现象，它们之间的相互联系是以场作用或物理作用为桥梁的，如Guvanasen、柴军瑞的作用模式，前者同样以核废料储库库围岩三场耦合作用研究为主，后者为一般模式。
Jing等描述了核废料贮库围岩裂隙岩体中的热-液-力耦合过程，如图1所示。
H art等提出了如图2所示的三场耦合作用模式。
柴军瑞从岩体渗流-应力-温度三者两两之间的相互关系出发，建立了如图3的作用模式。
图中：口渗透水流对岩体固相的力学作用，一般应用有效应力原理来反映;a’为应力引起裂隙岩体空隙率和渗透特性变化，目前有经验关系式(如Lours负指数关系式)和理论关系式(包括各种概化情况下和各种概化模型下的理论关系式)两大类表示方法;b为温度引起热应变(力)及与温度有关的岩体固相力学特性变化;b’为岩体固相力学变形引起热力学特性变化及
岩体固相内部热耗散;c为水流的热对流及与岩体固相的热交换;c’为温度势梯度引起水份运动及与温度有关的水特性变化。
图1裂隙岩体中的热液力耦合过程(据Jing等。
1995年)
图2三场耦合模式(Hart)
图3渗流-应力-温度之间的相互关系图
2热流固耦合理论的提出
三场耦合理论是由流-固两场耦合理论发展而来的，在流-固耦合理论中，有的
假设温度场是恒定的，或者是不考虑温度场的变化与流体流动、岩石变形间的耦合作用。
但是，自然界中实际存在的流.固耦合系统的温度场一般都是变化的，尤其是大量存在着一些温度变化比较剧烈的流固耦合系统，比如地热利用系统、工程中的地下核废料储存处理系统、非等温煤层瓦斯渗流系统等，石油工业中的热力采油系统、高压注水采油系统等。
对于这一类问题，若用流固耦合模型来模拟其中的渗流、变形、变温规律就不准确了，而应该考虑热流圃耦合模型。
所谓热-流-固耦合，是指在由流体、固体和变化温度场组成的系统中三者之问
的相互影响，相互作用含物理作用和化学作用，热-流-固耦合问题是渗流、应力、
温度三场同时存在时的基本问题。
热-流-固耦合问题不仅仅是在流固耦合问题上附
加一个体现温度变化的条件，而是将体现流体流动、固体变形、温度场变化的量如流体压力、固相质点位移、绝对温度同时视为基本变量，基本变量处于平等地位。
在热-流-固耦合问题中，热效应与流体孔隙压力导致岩石变形岩石变形与流体渗流
导致温度场变化岩石变形与热效应导致渗透特性和孔隙流体压力的改变从而影响
流体渗流，以上3种效应是同时发生的。
3建模过程
如图4所示的由刚性壁面和柔性半球形穹顶围成的封闭空间，封闭空间内是空气，穹顶附近的空气受热引起自然对流。
空气参数：，，，，k=0.025W，m-℃，，，，
V=O.33，，t=O.000 5 m，radius=0.025 m，k=204W/m-℃，。
图4模型物理条件
3.1模型的建立
几何模型采用ADINA—CFD建模方式如图5所示，取穹顶的1/4进行分析，采用对称边界条件：面1，2，5，6无滑动，7在y方向不流动，3在x方向不流动，l是0温度面，面4上加受热条件。
图5模型基本条件
3.2定义FSI和shell-thermal边界条件并调整网格图形变为
生成ADINA.CFD数据文件，保存ADINA.IN数据库。
3.3建立ADINA模型
黑色部分为FSI边界线
3.4运行ADINA-FsI，并显示后处理
显示速度，并旋转模型得到：
从上图中可以看出，穹顶壳附近的流体上升，零温度边界处的流体下降(由于自由网格的划分和平台有关，结果可能稍有不同)。
4结语
近些年来，由于其应用范围不断扩大，有关热-流-固耦合的研究已经取得了很多重要进展，主要应用有：①核废料地下贮存库的安全评估，②盐碱介质中盐水和气体的非等温渗流，③地热开发，特别是热干岩石中地热的开发，④深层油藏开发和热采，⑤土壤中非等温渗流，如地下贮存库中粘土缓冲区中耦合过程，冻土带路基中的耦合过程等。
有关热-流-固耦合问题，近年逐渐成为研究的热点之一，在工程中有很大的应用价值，尤其在石油开采领域的作用更为突出。