在 ANSYS WorkBench 中如何进行单向流固耦合计算

流固耦合(Fluid-solid interaction,FSI)计算,通常用于考虑流体与固体间存在强烈的相互作用时,对流体流场与固体应力应变的考察。FSI 计算按数据传递方式可分两类:单向耦合与双向耦合。所谓单向耦合,主要是指数据只从流体计算传递压力到固体,或者只从固体计算传递网格节点位移到流体。双向耦合则在每一时刻都同时向对方发送相应的物理量(流体计算发送压力数据,固体计算发送位移数据)。

ANSYS WorkBench 中可以利用 Fluent 与 DS 进行单向流固耦合计算。我们这里来举一个最简单的单向耦合例子:风吹挡板。我们假定挡板位移可忽略不计,固体变形对流场影响可以忽略,所考虑的是流体压力作用在固体上,固体的应力分布。当然这里的压力可以换成温度等其他物理量。

1. 新建工程

注意是从 Fluent →Static Structure。连接图如 1 所示。

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图 1 工程关系

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图 2 进入 DM 建模

2. DM 创建模型

进入 Fluent 中的 DM 进行模型创建,如图 2 所示。流固耦合计算中的几何模型与单纯的流体模型或固体模型不同,它要求同时具有流体和固体模型,而且流体计算中只能有流体模型,固体计算中只能有固体模型。建好后的模型如图 3,4,5 所示。由于固体模型需要从这里导入,所以我们保留固体与流体模型。

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图 3 实体模型

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图 4 固体模型

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图 5 流体模型

3. 进入 Fluent 网格设置

在 Fluent 工程视图中的 Mesh 上点击右键,选择 Edit……,如图 6 所示,进入网格划分 meshing 界面,如图 7 所示。我们这里需要去掉固体部分,只保留流体几何。

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图 6 进入网格划分

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图 7 禁用固体模型

4. 设置网格方法

我们采用 ICEM CFD 进行网格划分。设置方式如图 8 所示,ICEM CFD 中的网格如图 9 所示。

Fluent 与 DS 的单向流固耦合计算

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图 8 设置网格划分方式

  • 分享于 · 2020.07.30 21:00 · 阅读 · 994

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