abaqus流固耦合实例

双向流固耦合实例（Fluent与structure）

说明：本例只应用于FLUENT14.0以上版本。

ANSYS 14.0是2011年底新推出的版本，在该版本中，加入了一个新的模块System Coupling，目前只能用于fluent与ansys mechanical的双向流固耦合计算。官方文档中有介绍说以后会逐渐添加对其它求解器的支持，不过这不重要，重要的是现在FLUENT终于可以不用借助第三方软件进行双向流固耦合计算了，个人认为这是新版本一个不小的改进。

模块及数据传递方式如下图所示。

一、几何准备

流固耦合计算的模型准备与单独的流体计算不同，它需要同时创建流体模型与固体模型。在geometry模块中同时创建流体模型与固体模型。到后面流体模型或固体模块中再进行模型禁用处理。

模型中的尺寸：v1:32mm，h2:120mm，h5:60mm，h3:3mm，v4:15mm。 由于流体计算中需要进行动网格设置，因此推荐使用四面体网格。当然如果挡板刚度很大网格变形很小时，可以使用六面体网格，划分六面体网格可以先将几何进行slice切割。这里对流体区域网格划分六面体网格，固体域同样划分六面体网格。

二、流体部分设置 1、网格划分

双击B3单元格，

例子的来源是Abaqus CLE的官方教程，可是写的太粗线条，我还是搞了两天才做出了这个例子。其实就是个滚筒洗衣机带着洗衣机里的水一起转的问题。 1. 分别为Eulerian domain和Lagrangian domain建立两个part

建立Lagrangian domain的Part，类型设置为Discrete rigid，并设置Reference Point。

建立Eulerian domain的Part，类型设置为Eulerian，要注意Eulerian domain和Lagrangian domain要保证有重叠的部分，这是一种弱耦合，数据在两个区域间抛来抛去，所以网格要有重叠部分。这导致在Eulerian domain里有的部分是有材料的，有的地方是没有材料的。为了之后设置材料分布时候方便，要把part实现划出几个辅助的partition。黄色虚线是在划分partition时，为了指明Extrude/Sweep方向用到的辅助坐标轴。

2. 定义水的材料属性

选择状态方程模型EOS中Us-Up，设置声速c0=1483m/s；密度为1000kg/m3；粘度为0.001kg/ms。并把截面属性赋给Eulerian domain。

ANSYS流固耦合分析实例命令流

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本资料来源于网络，仅供学习交流 2015年10月 达尔文档|DareDoc 整理

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ANSYS流固耦合分析实例命令流

目 录

ANSYS流固耦合例子命令流 .......................................................................... 错误！未定义书签。 ANSYS流固耦合的方式 ..................................................................................................................... 3 一个流固耦合模态分析的例子1 ....................................................................................................... 3 一个流固耦合模态分析的例子2 ...............................

Oscillating Plate with Two-Way Fluid-Structure Interaction

Introduction This tutorial includes:

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Features

Overview of the Problem to Solve

Setting up the Solid Physics in Simulation (ANSYS Workbench)

Setting up the Fluid Physics and ANSYS Multi-field Settings in ANSYS CFX-Pre Obtaining a Solution using ANSYS CFX-Solver Manager Viewing Results in ANSYS CFX-Post

If this is the first tutorial you are working with, it is important to review the following topics before beginning:

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Setting the Working Directory Cha

1. ABAQUS流固耦合分析步参数设置

（1）abaqus流固耦合分析步参数设置-BASIC

TIME PERIOD为该分析步总时间，例如图中设定为86400s（该单位与建模时设置的系统单位一致，以下时间单位均默认为秒），则认为该分析步在86400s即24h内完成。

（2）EDIT STEP—INCREMENTATION，增量步的设置

通常type选择automatic选项，即系统根据计算速度及收敛程度自动调整增量步（fixed为固定增量步，如每一步设置8640，则进行10步，最终总时间为86400，该选项不建议适用，模型复杂时易导致不收敛）

Maximum number of increments，默认为100，模型复杂不易收敛时，可将其调大，即最大迭代次数增加（通常设置1000即足够）。

Initial，初始增量步，通常设定为time period的0.1~0.01倍，若模型收敛性较好，则系统将通过automatic功能自动调大增量步，加快计算速度。

Max.pore pressure change per increment，允许每步最大增量，该选项建议调大，例如本模型初始孔压最大值为6e5pa，则该选项可设定大于e5的数量级（设置过

作为流流合版块的版主，我感到惭愧。因为我几乎就没真正应用流固耦合做过工程。第一次应用流固耦合还要追溯到做硕士毕业论文的时候，当时做的是高压水射流切割，属于一个大课题中的小项。主要用的软件是fluent。但是利用fluent是没办法计算射流的切割效果的，流体软件只能计算流场参数（压力、速度、温度等），对于应力计算实在是力不从心。我不知道导师是从哪里听来的风声，说让使用mpcci将fluent与abaqus耦合计算固体变形乃至断裂。当时也是初生牛犊不怕虎，老师说用那就用呗，于是开始关注固体计算，关注abaqus，关注mpcci。然而现实是残酷的，流体与固体采用不同的计算网格（流体用欧拉网格，固体采用拉格朗日网格），对于断裂的问题，单纯采用abaqus勉强可算，然而耦合上流体之后，通常计算会以出现负体积而告终。多次的失败终于磨灭了导师的耐心，于是项目转而采用LS-DYNA的ALE进行解决，而我的毕业论文，则彻底的舍弃了这一部分。搞射流的自然离不开喷嘴的设计，在研究射流喷嘴结构在高压流体作用下的材料行为，于是又涉及到了流固耦合问题，这次很幸运，虽然压力很高，然而压差并不大，喷嘴的变形处于弹性小变形阶段，我采用workbench中的CFX+ANSYS

作为流流合版块的版主，我感到惭愧。因为我几乎就没真正应用流固耦合做过工程。第一次应用流固耦合还要追溯到做硕士毕业论文的时候，当时做的是高压水射流切割，属于一个大课题中的小项。主要用的软件是fluent。但是利用fluent是没办法计算射流的切割效果的，流体软件只能计算流场参数（压力、速度、温度等），对于应力计算实在是力不从心。我不知道导师是从哪里听来的风声，说让使用mpcci将fluent与abaqus耦合计算固体变形乃至断裂。当时也是初生牛犊不怕虎，老师说用那就用呗，于是开始关注固体计算，关注abaqus，关注mpcci。然而现实是残酷的，流体与固体采用不同的计算网格（流体用欧拉网格，固体采用拉格朗日网格），对于断裂的问题，单纯采用abaqus勉强可算，然而耦合上流体之后，通常计算会以出现负体积而告终。多次的失败终于磨灭了导师的耐心，于是项目转而采用LS-DYNA的ALE进行解决，而我的毕业论文，则彻底的舍弃了这一部分。搞射流的自然离不开喷嘴的设计，在研究射流喷嘴结构在高压流体作用下的材料行为，于是又涉及到了流固耦合问题，这次很幸运，虽然压力很高，然而压差并不大，喷嘴的变形处于弹性小变形阶段，我采用workbench中的CFX+ANSYS

作为流流合版块的版主，我感到惭愧。因为我几乎就没真正应用流固耦合做过工程。第一次应用流固耦合还要追溯到做硕士毕业论文的时候，当时做的是高压水射流切割，属于一个大课题中的小项。主要用的软件是fluent。但是利用fluent是没办法计算射流的切割效果的，流体软件只能计算流场参数（压力、速度、温度等），对于应力计算实在是力不从心。我不知道导师是从哪里听来的风声，说让使用mpcci将fluent与abaqus耦合计算固体变形乃至断裂。当时也是初生牛犊不怕虎，老师说用那就用呗，于是开始关注固体计算，关注abaqus，关注mpcci。然而现实是残酷的，流体与固体采用不同的计算网格（流体用欧拉网格，固体采用拉格朗日网格），对于断裂的问题，单纯采用abaqus勉强可算，然而耦合上流体之后，通常计算会以出现负体积而告终。多次的失败终于磨灭了导师的耐心，于是项目转而采用LS-DYNA的ALE进行解决，而我的毕业论文，则彻底的舍弃了这一部分。搞射流的自然离不开喷嘴的设计，在研究射流喷嘴结构在高压流体作用下的材料行为，于是又涉及到了流固耦合问题，这次很幸运，虽然压力很高，然而压差并不大，喷嘴的变形处于弹性小变形阶段，我采用workbench中的CFX+ANSYS

作为流流合版块的版主，我感到惭愧。因为我几乎就没真正应用流固耦合做过工程。第一次应用流固耦合还要追溯到做硕士毕业论文的时候，当时做的是高压水射流切割，属于一个大课题中的小项。主要用的软件是fluent。但是利用fluent是没办法计算射流的切割效果的，流体软件只能计算流场参数（压力、速度、温度等），对于应力计算实在是力不从心。我不知道导师是从哪里听来的风声，说让使用mpcci将fluent与abaqus耦合计算固体变形乃至断裂。当时也是初生牛犊不怕虎，老师说用那就用呗，于是开始关注固体计算，关注abaqus，关注mpcci。然而现实是残酷的，流体与固体采用不同的计算网格（流体用欧拉网格，固体采用拉格朗日网格），对于断裂的问题，单纯采用abaqus勉强可算，然而耦合上流体之后，通常计算会以出现负体积而告终。多次的失败终于磨灭了导师的耐心，于是项目转而采用LS-DYNA的ALE进行解决，而我的毕业论文，则彻底的舍弃了这一部分。搞射流的自然离不开喷嘴的设计，在研究射流喷嘴结构在高压流体作用下的材料行为，于是又涉及到了流固耦合问题，这次很幸运，虽然压力很高，然而压差并不大，喷嘴的变形处于弹性小变形阶段，我采用workbench中的CFX+ANSYS

第五章 轴流泵的流固耦合 5-1 流固耦合概论

流固耦合问题一般分为两类，一类是流‐固单向耦合，一类是流‐固双向耦合。单向耦合应用于流场对固体作用后，固体变形不大，即流场的边界形貌改变很小，不影响流场分布的，可以使用流固单向耦合。先计算出流场分布，然后将其中的关键参数作为载荷加载到固体结构上。典型应用比如小型飞机按刚性体设计的机翼，机翼有明显的应力受载，但是形变很小，对绕流不产生影响。当固体结构变形比较大，导致流场的边界形貌发生改变后，流场分布会有明显变化时，单向耦合显然是不合适的，因此需要考虑固体变形对流场的影响，即双向耦合。比如大型客机的机翼，上下跳动量可以达到5 米，以及一切机翼的气动弹性问题，都是因为两者相互影响产生的。因此在解决这类问题时，需要进行流固双向耦合计算。下面简单介绍其理论基础。

连续流体介质运动是由经典力学和动力学控制的，在固定产考坐标系下，它们可以被表达为质量、动量守恒形式:

?????(?v)?0 (1) ?t??v???(?vv??)?fB (2) ?t式中，?为流体密度；v为速度向量；f流体介质