CFX+WORKBENCH实现流固耦合

[CFX/ICEMCFD] CFX+WORKBENCH实现流固耦合 WORKBENCH, CFX, 耦合

近日研究流固耦合得一点经验，应k版要求，出一个简单教程。有不对之处请大家批评指正。

& x. y9 L\N8 X+ l z+

5 N4 Q& I5 F+ } 小弟也是刚刚研究CFX等软件。

流固耦合的流程我在另外一个帖子有贴过，那是在ansys10.0中的流程，目前我采用了ansys11.0，

可以说，操作上较10.0又有了很大的进步。

) n5 R5 z8 J* 我的固体部分是在workbench里面定义，而流体部分网格划分是在icem做，定义边界条件等是在CFX里面完成。

耦合需要的是workbench所提供的.inp文件和CFX提供的.def文件 下面我配合图片简单讲一下：固体部分：

2 Y1 z& W- E: o) J5 N! - @\k/ X/ j* U

I1 e7 P7 ~- J* `1.建立固体模型。如图所示：

& N& m$ `3 Q1 [: Z* v: I

1 s9 r# Y t- ]$ s) G1 p9 g2 A固体模型就是一段直管，取了一个对称面。

2.对固体模型定义材料属性，这个是很简单的；（用过workbench的可能都没有问题） 3.对固体模型网格划分，由于是直管，划分比较容易

0 D5 u; O: u: O; K

4.划分完毕，点击mesh，选择new analysis中的flexible dynamic进行瞬态分析。在flexible dynamic

+ [: T5 H/ Q* S8 ^( U0 M\

中定义边界条件为：直管两端约束全部自由度，对对称面加对称边界，对直管内壁插入fluid solid interface的边界（选择内壁面，右键……）

& L' o) C% R# @' I

5.左键点击solution，右键插入deformation--total deformation，插入strain---equivalent elastic strain

e2 U0 l+ D- d2 ]$ E4 N! Y: p

6.左键点击solution，tools----write ansys input files to你指定的文件夹。

1 _' d' D! }& B7 u1

以上就定义好了固体部分的输入文件：ansys.inp

' ?& }\Q- T9 A\

1 n+ Q, I\a3 f9 : Y9 L. Q\^5 ], ~8 r1 o: ?3 流体部分：

1.模型。模型可以用icem读取创建的直管，取其内表面，同时删除其余部分，并重新repaire内表面，补上对称面，补上inlet和outlet

2.网格划分（具体过程忽略）

# X8 A& Z* E& _%u7 a

% G7 E% Q8 X5 ~9 h3.选择output，用ansys cfx作为求解器，输出能够被cfx读取的文件格式：.CFX5 4.用CFX的mesh中import读取网格文件.cfx5 ，并定义分析类型.

basic settings ----external solver coupling选择ansys mutifield并将ansys input file指向刚刚存储的文件。

9 B0 ?$ K8 g8 O8 {* K\K1 r

然后定义瞬态的时间范围，时间步等。

% _7 @* m! Y& ^2 F\@2 D

\5.定义domain，general options中选择mesh deformation为regions of motion specified

_ _ c7 ?, i9 d0 ~' s v

/ @0 i2 V6 ?' U8 [ U3 b$ w fluid models 选择turbulence 为none6.定义inlet，outlet，symmetry和wall。

1）这里我的inlet给了一个正旋函数的半波，相当于一个脉冲。随便给压力入口还是速度入口都可以得到比较好的结果。

+ C2 u7 r- }& C1 ~; m4 R: S'

% |. T7 U$ V' w( w+ {5 n% |% 2）出口我选择了一个0压，（暂时还没有想到什么好的边界条件）3）对称边界设置比较简单

+ W9 U9 m* Q( |$ L+ P+ x' @6 X

4）wall的设置：basic setting没有问题。boundary details里面mesh motion选择ansys mutifield。

! c7 b( O\ e7 t! c+ C3 w4 C9 L

7.加初始条件，这里就让所有压力都为0即可；

8.solver control默认即可，output control添加一个新的TRANSIENT RESULTS并将output frequency中的time interval

' Z0 y8 q2 F+ z+ J2 设置为跟你的time step一样。

* K9 @& }7 d J1 c1 O9.write .def文件并启动运算

这里注意指定.inp文件，工作文件夹，cpu数量等

+ P4 H- w8 U5 r* b& M2 }

10.监视收敛曲线，等着看结果吧！

有点疑问请教, 在ansys端设定好一个档ansys.inp, 那在Mesh motion 中的ANSYS interface你设定为FSIN_1, 此FSIN_1与ansys.inp有关吗?

\B* U J\比较不懂的是它们之间的架构, 例如workbench 如何传递(或设定) CFX求得的pressure(or force ) 给ANSYS中

, 然後 ANSYS求解完变形, 又如何传回来改cfx ?

6 e3 r9 G4 \\ B3 N1 _; @& f6 _- g% o; T' l, f6 y2 E; W' Z2 l, F另, 整个solver启动是在workbench or cfx?

1.MESH MOTION中的FSIN_1会默认对应到INP中定义的fluid solid interface那个面，那个就是流固传递数据的主要途径；

2.这个就是程序里面提供的，在帮助文档里面有讲软件是如何做的。（搜索FSI会有很多介绍，一句两句也讲不清楚）

3.整个启动我现在都是在workbench里面做的，但是这个不是必须的。实际上只要你先用workbench单独做出了inp文件，你就完全可以只启动CFX，只是在里面调用inp就可以了，计算以及后处理都完全可以在CFX中实现，显示功能比10.0强了n多。

\ t3 z% ?' \\' a1 @6 o0 y

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wq02.html