流固耦合經驗總結(一)


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作者:陳聰 Fluid-struc

  1. 對於網格質量要求較高的仿真模擬,建議使用icemcfd來划分六面體網格,cfd划分六面體網格的能力比workbench自帶的網格划分能力要強很多,若划分四面體的話,用它自帶的就完全ok了,可以省去很多繁瑣的操作。在cfd里導入幾何模型之后,要先進行修補檢查,最好先把點線全部清楚,然后調整精度進行修補,之后,會自動生成點線。當我們划分完網格預覽的時候,會經常出現網格有洞的提示,此時你就需要再一次對幾何體進行修補與重化網格,再不濟就只能重新來過或換另一個版本ansys。當你划分完網格之后,此時,它僅僅只是一個預覽網格,若要轉化成真正網格,只需要點擊從塊中載入網格即可(不過導入fluent中,是需要提前轉化成非結構網格的)

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  2. 當你需要更高的運行效率時,可以在fluent進入界面時,改成並行運算,你有幾個核,下面的進程就填比你總核要小的數,因為你總得留幾個核就進行其它日常工作。不過,對於有些數值模擬,並行運算會影響出錯,所以當你遇到這種情況時,就還是建議你換成單核計算。

  3. 我在workbench meshing里面划分網格時用到sweep方法,有時候硬是划不成功,所以最好的解決方法就是:先抑制內部流體,對外部流體進行六面體網格划分,此時會很容易畫出全六面體網格(注意,網格尺寸得是你留的長或寬的整數倍,不然畫不出),然后解除內部流體抑制,對其進行四面體網格划分,然后就ok了(用sweep方法划分網格常常是針對有多個流體區域的)

  4. 還有很重要的一點就是:你在cfd里划分網格的時候,定義流體的part命名必須設置為fluid,它默認solid,不然進入fluent里面設置的時候是不行的,然后再來重弄就很麻煩。

  5. 在fluent里設置動網格時,把與流體接觸的面設置為系統耦合,把邊界上的面即只在平面上變形的面設置為deforming,並對里面的參數進行修改,定義點和法向量,使其只約束在平面上變形

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    說起流固耦合,其實包含的范圍很寬。我們做流體,其實就包含了流場、溫度場、組分場等的計算。流固耦合包含的以下幾類問題:

    (1)單向流固耦合。通常是忽略固體變形對流場的影響。

    (2)雙向流固耦合。考慮流場對固體變形的影響,同時也要考慮固體形變對流場的影響。計算量很大,而且很難收斂。

    (3)熱應力計算。這個主要是溫度與結構的耦合。計算結構在溫度變化影響下的應力應變分布。

    流固耦合計算量相當大,主要是因為固體計算對內存的消耗很大。因此在工程上,若不是特別需要的話,盡量少用流固耦合,能用單向耦合計算的盡量不用雙向耦合,能不用耦合的盡量不用。因為計算資源要求太高,必然導致網格數量的下降,導致計算精度的降低。那么什么時候需要用流固耦合呢?

    (1)流體與固體耦合非常強烈時。如風中飄動的紅旗。這通常是由於固體剛度比較小,變形比較大的原因所引起。

    (2)對於一些涉及到考慮流場中的固體應力計算問題,通常要采用流固耦合方法。

    流固耦合計算的數據傳遞方式及傳遞物理量

    (1)對於單向耦合,通常傳遞的物理量為壓力。實際上是將流體計算的壓力當作載荷加載在固體上,計算固體的應力應變。

    (2)雙向耦合問題,通常在每一步都需要傳遞數據,流體計算傳遞的數據為壓力,固體求解器所傳遞的數據為節點位移。這樣在每一次迭代后更新固體載荷與流場情況。

 


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