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。
图1 计算工程关系 图2 进入DM建模 2、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。
图3 实体模
型 图4 固体模型
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。
图6 进入网格划分 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,具体方法参看上一篇博客。设置方式如图8所示,ICEM CFD中的网格如图9所示。
fluent单项流固耦合
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