FLUENT14雙向流固耦合案例

1、說(shuō)明：本例只應(yīng)用于以1上4版.本0。是年底新推出的版本，在該版本中，加入了一個(gè)新的模塊,目前只能用于與的雙向流固耦合計(jì)算。官方文檔中有介紹說(shuō)以后會(huì)逐漸添加對(duì)其它求解器的支持，不過(guò)這不重要，重要的是現(xiàn)在終于可以不用借助第三方軟件進(jìn)行雙向流固耦合計(jì)算了，個(gè)人認(rèn)為這是新版本一個(gè)不小的改進(jìn)。模塊及數(shù)據(jù)傳遞方式如下圖所示。一、幾何準(zhǔn)備流固耦合計(jì)算的模型準(zhǔn)備與單獨(dú)的流體計(jì)算不同，它需要同時(shí)創(chuàng)建流體模型與固體模型。在模塊中同時(shí)創(chuàng)建流體模型與固體模型。到后面流體模型或固體模塊中再進(jìn)行模型禁用處理。?53陽(yáng)珂）帥Tnara緬tSUucMBfExternCauplmg2瘴EngjnHTingOats#Znwurf

2、lStmeturd12GwrMy?誦GtoreUyGearntEiYmu細(xì)60妙Dot!7IdStemCoupirqs模型中的尺寸：由于流體計(jì)算中需要進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置，因此推薦使用四面體網(wǎng)格。當(dāng)然如果擋板剛度很大網(wǎng)格變形很小時(shí)，可以使用六面體網(wǎng)格，劃分六面體網(wǎng)格可以先將幾何進(jìn)行切割。這里對(duì)流體區(qū)域網(wǎng)格劃分六面體網(wǎng)格，固體域同樣劃分六面體網(wǎng)格。二、流體部分設(shè)置1、網(wǎng)格劃分雙擊單元格，進(jìn)入模塊進(jìn)行網(wǎng)格劃分。禁用固體部分幾何。設(shè)定各相關(guān)部分的尺寸，由于固體區(qū)域幾何較為整齊，因此在切割后只需設(shè)定一個(gè)全局尺寸即可劃分全六面體網(wǎng)格。這里設(shè)定全局尺寸為m劃分網(wǎng)格后如下圖所示。設(shè)置左側(cè)面為速度進(jìn)口t右側(cè)面為自由

3、出流，上側(cè)面為壁面邊界，正對(duì)的兩側(cè)面為壁面邊界與（這兩個(gè)邊界在動(dòng)網(wǎng)格設(shè)定中為變形域），設(shè)定與固體交界面為壁面邊界（該邊界在動(dòng)網(wǎng)格中設(shè)定為類(lèi)型）。操作方式：選擇對(duì)應(yīng)的表面，點(diǎn)擊右鍵，選擇菜單，然后輸入相應(yīng)的邊界名稱(chēng)。注意:會(huì)自動(dòng)檢測(cè)輸入的名稱(chēng)以使用對(duì)應(yīng)的邊界類(lèi)型，當(dāng)然用戶(hù)也可以在進(jìn)行類(lèi)型更改。完成后的樹(shù)形菜單如下圖所示。點(diǎn)擊進(jìn)入動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置面板。如下圖所示，激活動(dòng)網(wǎng)格模型。點(diǎn)擊進(jìn)入動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置面板。如下圖所示，激活動(dòng)網(wǎng)格模型。iB白.ProjectModel(B3)-丿妊1Geametry由.拌由solidiXSolidvelocityjnletoutflowwall_side_hzwall_sid

4、ezviall_topvueIlsj洛Caordi仃曰tsSystemsJ%CannectiansMesh“HesDominantHetliad向NamedSelectjans本部分操作完畢后，關(guān)閉模塊。返回工程面板。3進(jìn)入設(shè)置主要進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置。其它設(shè)置與單獨(dú)進(jìn)行仿真完全一致。設(shè)置使用瞬態(tài)計(jì)算，使用湍流模型。這里的動(dòng)網(wǎng)格主要使用彈簧光順處理（由于使用的是六面體網(wǎng)格且運(yùn)動(dòng)不規(guī)律），需要使用命令打開(kāi)光順對(duì)六面體網(wǎng)格的支持。使用命令動(dòng)態(tài)層技術(shù)與網(wǎng)格重構(gòu)方法在六面體網(wǎng)格中失效。因此，建議使用四面體網(wǎng)格。我們這里由于變形小，所以只使用光順?lè)椒纯蓾M(mǎn)足要求。參數(shù)使用彈簧光順?lè)椒?。設(shè)置參數(shù)彈簧常數(shù)0.，6

5、邊界節(jié)點(diǎn)松弛因子0.。6如下圖所示。Smoodiing|Layering|Remeshing|MetiiodaSpringjLaplaoe/BoundaryLayerDiffusionParameters、運(yùn)動(dòng)區(qū)域設(shè)置主要包括三個(gè)運(yùn)動(dòng)區(qū)域：流固耦合面、兩側(cè)的面。其中流固耦合面運(yùn)動(dòng)方式為,兩側(cè)壁面運(yùn)動(dòng)類(lèi)型為。設(shè)置最小網(wǎng)格尺寸，最大網(wǎng)格尺寸，最大扭曲率0.。6如下圖所示（點(diǎn)擊查看大圖）。雙擊單元格，進(jìn)入面板。點(diǎn)擊,如左下圖所示。MMASbJMHTl3WICw*Tfecnrih|Wf*Hmm1rMt廠(chǎng)|汕il16m-口LUtW訕、其它設(shè)置包括求解控制參數(shù)設(shè)置、動(dòng)畫(huà)設(shè)置、自動(dòng)保存設(shè)置、初始化設(shè)置、計(jì)算

6、時(shí)間步及步長(zhǎng)設(shè)置等。與單獨(dú)使用沒(méi)有任何差異。迭代參數(shù)設(shè)置如下圖所示。RunCalculationCheck.Case.PreviewMeshMotion.TimeSteppingMethodTimeStepSize(e)Fixed0.01ElSettings.NumberofTimeSteps100I!雙擊單元格，進(jìn)入面板。點(diǎn)擊,如左下圖所示。OptionsExtrapolsteVari曰bl亡sDataSamplingfarTimeStatistusQSamplingOptions.TimeSampled(GSamplingIntervalProfileUpdateInterval關(guān)閉n返回

7、工程面板。20IAI1FlMawIterations/!inleStepRepcrtingInterval二、固體部分設(shè)置1、材料設(shè)置雙擊單元格進(jìn)入固體材料設(shè)置。這里保持默認(rèn)的結(jié)構(gòu)鋼。彈性模量,泊松比0.。3需要注意的是材料特性決定了變形，因此對(duì)于剛度小的材料可能會(huì)存在大的位移，在流體求解器中動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置時(shí)需要加以關(guān)注。點(diǎn)擊回到工程面板。2、網(wǎng)格劃分及進(jìn)行約束雙擊單元格進(jìn)入固體網(wǎng)格劃分模塊。設(shè)定網(wǎng)格尺寸劃分網(wǎng)格。添加流固耦合面及固定邊界約束。設(shè)置分析參數(shù)，時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)置為，總時(shí)間為s如下圖所示。-StepCenfcroljNumberOfSteps1.CurrentStepNumtwr1.EndT

8、ime1.5Autoime-SteppingOffDefineByTimeTimeStepLe4XJ25TimeIntegrationOn-Solver-CoriifcrclsSolverTypeProgramControlledWeak5-pringsPrgrannControlledLargeDel-ectionOn設(shè)置完畢后，關(guān)閉返回工程面板。右鍵單擊單元格，選擇進(jìn)行更新。三、設(shè)置1、設(shè)置時(shí)間耦合A1日圄SystEmCoupling2日2蟄Setup3通AnalysisSettings4日_(Participants5圄FluidFlowFLUEMT)&曰Bkegions7wallsid

9、ehz3Qwallside上gwall-top100walls1110wall-salid-fluid在彈出的面板中設(shè)置為s設(shè)置為,如右上圖所示。A1E1PropertyValue2AnslysisTy口色Transient:3-InitializatonControls4CouplingInitializationProgramControlled二5-DuratonControls6DurationDefinedByEndTim亡7EndTime18-StepControlsgStepSizeo.ai10MinimumIteration1liMaximumIteration5、設(shè)置耦合面點(diǎn)

10、選的同時(shí)選擇固體與流體中的耦合面名稱(chēng)，點(diǎn)擊右鍵，創(chuàng)建流固耦合面。如下圖所示。通過(guò)點(diǎn)擊工具欄上的按鈕進(jìn)行流固耦合計(jì)算。通過(guò)點(diǎn)擊工具欄上的按鈕進(jìn)行流固耦合計(jì)算。-AZSetup3碣AnalvsSettings斗&Participants按性匚tl鍵嚨合面，然5曰FluidFlowFLUENT)后點(diǎn)右擔(dān)，createdata6日Q妲阮tmncfpr7Qwallsidehra-孚wallsidelz9丘VLalltDp10丘涸Is11wall-solid-fluid12H屈TransientStructural13日Regions14FluidSolidInterfaceHlCreateDataTra

11、nsfer15?匕DtaTransfers16日自EsecutisnControlExpandAlCollapseAll17Ca-Sim.Sequence13自DebugOutput19曰IntermediateResultFilesOutput點(diǎn)擊單元格，在彈出的編輯面板中設(shè)置各求解器的啟動(dòng)順序。設(shè)置為，為。如下圖所示。AE1ParticipantSequence2FluidFlawFluent)1J3TransientSiru匚tu日12d、進(jìn)行流固耦合計(jì)算臭h-WKcirkHmc%An125翻irmmscnx?ftxiiS3s（）n#4MPWhidliitEdnE15tJl&a4aTr-msErt曙01aatsP-SFS?MDuti