【CN110046388A】一种基于EDEMFLUENT离散元流固耦合建模方法【专利】
Workbench-Fluent流固耦合分析ppt课件
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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ANSYS Workbench功能的日益强大，建议使用更好、 更简便的方法。案例如下: 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
2
2 关掉Geometry，双击Mesh打开新窗口，按如下设置。
自动创建流固耦合面，将在Fluent里自动设置为 interface
划分固体网格和流体 网格，因为是有限体 积法，所以单元边不 带中间节点
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
6
6 添加约束，计算。 这仅是个简单演示，具体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。
7
设置材料、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。
温度 云图
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4 关闭Fluent窗口，返回project schematic界面，右击B Fluent project/Solution →Transfer data to new → statA的Geometry并按住不放，拖放到C的 Geometry上松鼠标，这样出现连接线，A的Geometry可以传递到C中。
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
⑤ 指定压力出口条件
⑥ 指定symmetry条件
在Boundary Conditions面板中,Zone下面选择boardsymm,确认Type下为symmetry; 同样对chip-symm, fluid-symm, sym-1, sym-2进行确 认，不需要另外设置。
⑦ 指定模型跟外部氛围的换热条件
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
监测残差曲线
•Residual 各监测曲线都达 到设定的收敛标准。 •Fluent窗口中 显示达到收敛
后处理
1.显示chip附近的温度分布
ansys fluent 流固耦合 应力
ansys fluent 流固耦合应力【提纲】ansys fluent 流固耦合应力1.引言ansys fluent 是一款功能强大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。
在许多实际工程问题中，流体与固体结构之间存在相互影响，因此流固耦合分析变得尤为重要。
本文主要讨论如何在ansys fluent 中进行流固耦合应力分析。
2.ansys fluent 软件介绍ansys fluent 软件是一款集成化的流体动力学模拟工具，能够解决各种复杂的流体流动和传热问题。
它采用有限体积法进行求解，具有较高的计算精度和稳定性。
ansys fluent 在流固耦合分析方面具有显著优势，可以模拟流体与固体结构之间的相互作用，为工程设计提供有力支持。
3.流固耦合分析基本原理流固耦合分析是一种多物理场耦合分析方法，它将流体动力学与固体结构力学相结合，分析流体与固体结构之间的相互作用。
在ansys fluent 中，流固耦合分析通过将流体模型与固体模型进行耦合，实现对流固耦合现象的模拟。
4.ansys fluent 中流固耦合应力分析在ansys fluent 中进行流固耦合应力分析，需要遵循以下步骤：- 创建模型：定义流体和固体的几何形状，设置模型的边界条件。
- 网格划分：对模型进行网格划分，确保网格类型和尺寸满足分析要求。
- 材料属性设置：为流体和固体指定材料属性，如密度、粘度、弹性模量等。
- 模型耦合：将流体模型与固体模型进行耦合，设置耦合条件。
- 求解器设置：选择合适的求解器，设置求解参数。
- 分析求解：运行求解器，分析流固耦合应力分析结果。
5.案例分析为了说明ansys fluent 在流固耦合应力分析方面的应用，我们以一个典型的案例为例。
假设有一个圆柱体在流体中受到冲击，需要分析圆柱体在流体动力学作用下的应力分布。
通过ansys fluent 进行流固耦合应力分析，可以得到圆柱体表面的应力分布情况，为工程设计提供依据。
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。
基于EDEM和FLUENT耦合的加料机混料过程分析研究
基于EDEM和FLUENT耦合的加料机混料过程分析研究本文以某烟厂加料机混料滚筒和烟丝叶片为研究对象,采用离散元法(Discrete Element Method),依靠牛顿第二定律理论进行迭代计算。
由于此方法计算量较大,需借助大型计算机服务器作为计算平台,为了减少计算量,将烟丝叶片按照离散颗粒进行处理,追踪颗粒间的运动位移和速度。
为了使仿真结果更加接近实际情况,研究烟叶的本构模型,通过DEM的商业软件EDEM进行建模,模拟仿真烟丝叶片在加料混合过程中的整丝率。
同时,采用计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics),将滚筒内部的液体香料按照连续项进行处理。
在滚筒中,离散颗粒与液体香料有双相耦合的作用,采用商业软件EDEM和FLUENT进行耦合分析研究,通过调节相关的参数进行动态模拟仿真,以期得到改善加料机混料效果的一种可行并且高效的方法。
本文的主要工作如下:(1)基于国内烟草行业发展比较落后的状况,本文通过应用数字化仿真技术,实现加料机滚筒内部混料过程的可视化。
(2)研究加料机混料滚筒的旋转角度,通过EDEM仿真研究,确定滚筒的最佳倾角,并且与实际情况进行对比,为实际生产线提出指导方案。
(3)对烟叶叶片几何模型进行统计与建模,同时实现对烟叶叶片本构模型建立与分析,通过EDEM建模仿真,确定加料机滚筒旋转的最佳转速,从而减少烟叶叶片破碎率,提高加料的均匀性。
(4)利用现代计算机仿真设备进行模拟研究,节约实验成本同时为提高生产线效率提供可靠保障。
运用大型计算机服务器,对加料机滚筒内部烟叶固相与香料液相进行模拟仿真,运用EDEM和FLUENT耦合方法研究滚筒内固液两相流的流动特性,与相关的实验研究进行对比,系统的分析滚筒内固液项的流动形态,固液流速分布。
fluent与edem耦合迭代次数
流利和EDEM 连接重排号。
在本报告中，我们将讨论Fluent和EDEM结合所需的频率。
这两个软件包的耦合是多物理模拟的一个重要方面，必须了解趋同所需的迭代数。
Fluent是一个计算流体动力学（CFD）软件包，广泛用于模拟流体流和热传动。
另EDEM是一种离散元素方法（DEM）软件包，用于模拟粉末、颗粒和谷物等散装材料的行为。
在将Fluent和EDEM组合起来时，必须考虑趋同所需的重复次数。
迭代数是指偶通联统在达到稳定状态或趋同的解决方案之前被解决的次数。
这对于确保模拟结果准确可靠至关重要。
组合Fluent和EDEM所需的迭代号可以因系统复杂度，模拟域大小，模拟材料属性等各种因素而异。
一般来说，相互作用粒子数量较多的更复杂的系统可能需要更高的迭代数。
必须指出，在模拟过程中应仔细监测重复编号。
如果迭代数太低，可能导致不相容的解决方案和不准确的结果。
另如果重复数过高，可能导致计算时间和资源使用过度。
为确定Fluent和EDEM组合的适当迭代号，建议进行趋同研究。
这
涉及到用不同的迭代号进行模拟，并观察溶液的聚合行为。
通过分析趋同行为，可以选择适当的迭代数以确保可靠和准确的结果。
将流体和EDEM组合起来所需的迭代号是多物理模拟中的一个重要考虑因素。
必须认真监测和确定适当的频率号码，以确保准确和可靠的结果。
通过进行趋同研究，可以优化特定模拟设置的迭代号，从而提高模拟的效率和准确性。
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。
edem fluent耦合方法
edem fluent耦合方法哎呀呀，小伙伴，今天咱们来唠唠EDEM和FLUENT的耦合方法这事儿。
EDEM呢，主要是专注于离散元模拟的，就像是一个能看透颗粒世界的小能手。
而FLUENT呢，在流体力学模拟方面那可是相当厉害的角色。
把它们俩耦合起来，就像是让两个超级英雄联手啦。
那怎么耦合呢？这其中有不少小窍门呢。
在软件操作层面，得先确保这两个软件都安装得妥妥当当的。
然后呀，在EDEM里要把颗粒的相关属性设置得明明白白的，像颗粒的大小呀、形状呀、密度之类的。
这就好比是给每个小颗粒都贴上了身份标签，让它们在后续的模拟里有自己独特的表现。
在FLUENT这边呢，流体的参数那可得仔细设置。
比如说流体的粘度、流速这些。
这就像是给流体打造一个合适的舞台，让它按照咱们设定的规则来流动。
耦合的时候呀，有专门的接口来实现数据的交互。
这个接口就像是一个小邮差，在EDEM和FLUENT之间跑来跑去，传递着重要的信息。
比如说颗粒受到的流体作用力这些信息，就从FLUENT这边通过接口送到EDEM里，然后EDEM里颗粒的运动状态又可以通过接口反馈给FLUENT，这样就实现了两者之间的动态交互啦。
从实际应用的角度来看，这种耦合方法在很多领域都超级有用。
像在矿业工程里，矿石颗粒和水流的相互作用就可以用这个方法来模拟。
还有在食品加工中，比如说面粉颗粒在气流中的运动，也能靠这个耦合方法来搞清楚其中的奥秘。
不过呢，这个耦合方法也不是一点难度都没有。
有时候会遇到数据不匹配的问题，就像是两个人说话不在一个频道上。
这时候就得耐心地去检查各个参数的设置，看看是不是哪里出了小差错。
总之呢，EDEM - FLUENT耦合方法是一个超级有趣又超级有用的东西。
只要咱们慢慢摸索，克服那些小困难，就能让这两个强大的工具为咱们的模拟研究发挥出巨大的力量啦。
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910193703.3
(22)申请日 2019.03.14
(71)申请人 中铁二院工程集团有限责任公司
地址 610000 四川省成都市金牛区通锦路
三号
申请人 西南交通大学
(72)发明人 杨长卫 郭晋豪 王智猛 刘阳
王建 童心豪 郭雪岩 李宗昊
张斌 卢兴旺
(74)专利代理机构 成都环泰知识产权代理事务
所(特殊普通合伙) 51242
代理人 赵红欣 李斌
(51)Int.Cl.
G06F 17/50(2006.01)
(54)发明名称一种基于EDEM-FLUENT离散元流固耦合建模方法(57)摘要本发明公开了岩土方面的数值模拟分析计算技术领域的一种基于EDEM -FLUENT离散元流固耦合建模方法，先利用前处理软件对模型进行建模、划分网格和设置边界条件等并导出模型文件，然后将模型文件导入到FLUENT和EDEM当中，在FLUENT中进行注浆浆液属性的设置，在EDEM中进行土体宏观和微观参数的设置，并且注意单位的设置，然后FLUENT与EDEM共同计算迭代至收敛；本发明通过有限元网格计算引入到离散元颗粒流计算当中，将浆液的连续性和土体的离散性质都准确地模拟出来，为从事注浆研究的科研工
作者提供了创新性的研究思路。
权利要求书1页 说明书4页 附图6页CN 110046388 A 2019.07.23
C N 110046388
A
权 利 要 求 书1/1页CN 110046388 A
1.一种基于EDEM-FLUENT离散元流固耦合建模方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步，利用Gambit等前处理软件对路基模型进行建模，选择最合适计算的网格类型划分好网格，设置合适的边界条件，并导出网格文件；
第二步，将所述网格文件导入到FLUENT中，并且在FLUENT中对连续介质注浆浆液参数设定和等待计算；
第三步，将所述网格文件导入到EDEM中，填充离散元土体颗粒，设置土体参数和土体之间微观作用力参数；
第四步，将FLUENT中迭代时间步长设置为EDEM中时间步长的1～100倍，在FLUENT中设置模拟时间，然后等待自动迭代计算至收敛。
2.根据权利要求1所述的一种基于EDEM-FLUENT离散元流固耦合建模方法，其特征在于：所述自动迭代计算为耦合模拟计算。
3.根据权利要求2所述的一种基于EDEM-FLUENT离散元流固耦合建模方法，其特征在于，所述耦合模拟计算的方法为：
第一步，EDEM中计算颗粒的速度和位置等信息；
第二步，FLUENT中计算每个网络中包含的颗粒体积分数；
第三步，EDEM中计算浆液对土体的作用力；
第四步，FLUENT中计算浆液与土体之间的动量、能量等交换；
第五步，根据能量和动量等的交换相，在FLUENT中计算流体运动；
第六步，将所述第五步中计算的流体运动向EDEM中传递流体速度，重新进行所述第三步的操作；
第七步，通过重新进行的所述第三步的操作向EDEM中传递浆液对土体的作用力，重新进行所述第一步的操作，循环往复。
4.根据权利要求1所述的一种基于EDEM-FLUENT离散元流固耦合建模方法，其特征在于，所述第二步导入FLUENT中对网格模型设置浆液的计算参数为：Density(kg/m3)选择constant且参数设置为1760，Viscosity(kg/m-s)选择constant且参数设置为0.06。
5.根据权利要求1所述的一种基于EDEM-FLUENT离散元流固耦合建模方法，其特征在于，所述第三步中土体参数的设置为：Poisson’s Ratio(V)0.28，Solids Density(p) 1920kg/m3，Shear Modulus(G)20664e+06 Fa，Work Function 0 eV，Coefficient of Restitution 0.5，Coefficient of Static Friction 0.5，Coefficient of Rolling Friction 0.01。
6.根据权利要求1所述的一种基于EDEM-FLUENT离散元流固耦合建模方法，其特征在于：所述第四步中FLUENT中时间步长的设置为：Run Culculation选择Check Case，Time Stepping Method的时间步长设置为0.0002和2000，Max Iteration/Time Step设置为20，Reproting Interval设置为1，Profile Update Interval设置为1。
7.根据权利要求1所述的一种基于EDEM-FLUENT离散元流固耦合建模方法，其特征在于：所述第四步中EDEM中时间步长的设置为：Time Integaration选择Euler，Fixed Time Step设置为14.5803％、4e-05s，Total Time设置为30s，Target Save Interval设置为0.1s，Call Size设置为5 Rmin、15mm。
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