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利用ANSYS CFD系列模块进行流固热耦合计算的一些小总结。 在Fluent中进行共轭传热计算时,最好采用流体域与固体域共节点的网格. 共轭传热计算时,当计算域中包含有薄壁面传热时,可以考虑在建模时去除固体几何,在Fluent中使用Thin wall或shell conduction,并指定壁厚及材料。 若关注的重点是固体区域内部温度场,且固体壁面上的热条件都已知时,采用Thermal模块利用有限元方法可以在较少网格的情况下获得较好的计算结果。 若流固交界面上的换热条件未知,则需要同时考虑流体域与固体域。 单向流固耦合计算可以利用Fluent+Structural模块进行计算,也可以在Fluent直接进行计算。 目前的版本不支持在Workbench中利用Fluent进行固体应力计算,需要单独启动Fluent。 要想在Fluent中进行固体应力计算,需要确保计算域中至少有一个固体域,这样才能激活Structural模型。 Fluent中的结构应力计算只能考虑固体物性参数为常数的情况,且只能考虑线弹性材料,无法考虑非线性材料。 瞬态单向流固耦合计算,可以使用System Coupling模块进行数据转发,也可以在Structural模块中直接导入瞬态的流场数据,只需要在导入数据时将导入的时间点设置为All。 在使用Fluent+Structure模块进行瞬态单向流固耦合时,确保计算时间点能重合,这样可以减小时间插值误差。 双向流固耦合需要在Fluent中开启动网格模型,且需要设置与固体相接触的壁面动的网格区域类型为System Coupling,这样才能接收从System Coupling传递过来的位移数据。 利用System Coupling进行双向流固耦合计算时,仿真时间与时间步长数据在System Coupling中进行指定。 双向流固耦合也可以在Fluent中直接进行计算,采用这种方式进行计算时,必须确保流体区与固体区的网格共节点,这样在Fluent中会生成shadow面。 在Fluent中进行双向流固耦合计算时,需要设置固体侧的shadow面为FSI面,且需要在动网格面板中设置流体侧的Shadow面为FSI类型。 单向热应力耦合计算可以在Fluent中直接完成,也可以利用Fluent+Structural或Fluent+Thermal+Structural模型完成。 采用System Coupling模块进行双向流固热耦合计算时,需要在Structural模块中启用耦合场单元,且需要设置流固耦合面(System Coupling Region或Fluid Solid Interface)的数据输出方式为All。 流固热耦合计算可以在Fluent中单独完成。 不管采用何种方式进行耦合计算,确保耦合面网格节点一致是最好的,就算没办法一致,也尽量使网格分布接近。 在计算之前对问题进行深入分析,能用单向耦合的尽量使用单向耦合计算,这样能够避免动网格调试。
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