2013 ANSYS UGM ANSYS流固耦合技术培训 潘萍萍

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1、ANSYS流固耦合技术培训潘萍萍沈阳分公司技术经理北京福思营销顾问有限公司呈送目录•流固耦合概述–什么是流固耦合–流固耦合的分类•One-way流固耦合–流体、热、结构耦合–Workbench下实现•Two-way流固耦合–流体、热、结构耦合–Workbench下实现•ANSYS流固耦合新功能流固耦合技术介绍讲解目录•流固耦合概述–什么是流固耦合–流固耦合的分类•One-way流固耦合–流体、热、结构耦合–Workbench下实现•Two-way流固耦合–流体、热、结构耦合–Workbench下

2、实现•ANSYS流固耦合案例流固耦合概述流固耦合的重要性在工程学科中，特别是流体动力学领域中的应用40％～60％是流固耦合问题乊前受计算能力的约束，很多软件只能完成单一物理场的模拟所以都采取了不同程度的假定。随着计算能力逐渐提高，工程需求越来越强烈，流固耦合分析也逐渐由简单向复杂、由弱耦合向强耦合方面发展。WORKBENCH平台很好的满足了对流固耦合需求，能够方便的实现–单向耦合–双向耦合流固交界面(FSI)•什么是流固耦合–当流体流动到结构上时二者发生相互作用–流体可以施加压力、温度载

3、荷给结构–结构可能在外力的作用下发生变形或者运动，驱使流体运动或者施加热载荷到流体上。•流固耦合工程意义•在解决许多工程问题中起了决定性作用–材料选择,疲劳,对流体的流动和结构参数的影响等•得到更好的设计方案!分类—按耦合方向•单向耦合(单向)–某些场对于其它场来说，只能接受数据或者发出数据–数据从某些场传递到另外一些场，数据不能反向传递输出场data接收场输出场data接收场•双向耦合(双向)–场对其他场都可以发送和接收数据一个场data另外一个场单向耦合(续)•流体-结构的单向耦合：–流体的

4、热和压力影响结构响应•温度、压力影响结构的应力和变形温度、压力作为载荷传递fluidanalysisstructuralanalysis位移不发生传递对单向流固耦合来说就是流体传递的力使结构变形很小对流体的影响忽略不计双向耦合(续)•流体-结构双向耦合分析-流体传递的载荷作用在结构上-结构的位移响应反过来作用于流体力作为节点载荷传递fluidanalysisstructuralanalysis位移通过节点自由度传递流体传递的载荷导致结构发生足够大的变形影响了流体自身的流动分类—按耦合方法•多物理

5、场耦合的两种基本方法：–直接•解决一组单元矩阵耦合的方程，而方程中的自由度来自于多个场，在这个过程我们使用特殊的耦合场单元就可以做到–顺序•多场分析顺序求解•第一个分析的结果作为下一个分析的载荷•间接耦合是通过载荷矢量求解FSI分类PhysicalCoupling生物隔膜运动，大变形固体，…VeryStrong漩涡导致的振动，…Strong叶片变形，刚体运动，…CHT，结构小变形，…WeakNumericalCouplingOne-waytwo-wayFSI分类Physical•One-wayC

6、oupling–从一个场的计算中获得收敛的结果，然后加载到另一个场•比如流动对结构应力影响较大，而结构变形对流动影响较小生物隔膜运动，大变形固体，…–Mechanical–CFDVeryStrong•自动数据传输漩涡导致的振动，…Strong叶片变形，刚体运动，…CHT，结构小变形，…WeakNumericalCouplingOne-waytwo-wayFSI分类Physical•Two-wayCoupling–Mechanical–CFD耦合将交替迭代需要更小的时间步生物隔膜运动，大变形固体，

7、…VeryStrong漩涡导致的振动，…Strong叶片变形，刚体运动，…CHT，结构小变形，…WeakNumericalCouplingOne-waytwo-way讲解目录•流固耦合概述–什么是流固耦合–流固耦合的分类•One-way流固耦合–流体、热、结构耦合–Workbench下实现•Two-way流固耦合–流体、热、结构耦合–Workbench下实现•ANSYS流固耦合案例One-way热传递CFD-CHT•One-way热耦合通常是将CFD计算的与热相关数据传递给结构做热应力分析–如果

8、只考虑结构的温度分布而不考虑热应力，在CFD内部即可实现Thermal•体、面数据传递Loads–表面温度/热流CFD→Mechanical–体温度ThermalCFD→MechanicalStressOne-way压力传递•CFD传递压力给MechanicalCAD–Workbench下选择pressure自动传递PressureinCFXDeformationinMechanicalWB协同仿真环境：仿真项目管理系统AnalysisSystems包含了按分析类型（和求解器）预定义好的“子系统