流固耦合分析成功的条件[转贴]

AaronSpark

本人近来查看好多CFD分析的论坛，发现好多网友都在为流固耦合而头大，且网上也没有完整的、系统的案例可供参考，目前小弟也在做流固耦合的问题，即为流体输送固体颗粒的过程的模拟，好不容易找到了完整的解决办法，不敢独享，特奉献于此。
1.首先在建模和条件设置方面要按照这样的设置顺序：
  (1)选取流体单元，（打开keyopt（4）选项）,建立流体模型，注意此处挖去固体所占的空间，然后分区划分流体场网格（好像在ls_dyna里面不要挖去固体所占空间），注意靠近挖去空间的部分网格应该细小些，还有若要采用remesh在计算中重划网格，一定要使用三角形单元（所有流体场）
  (2)流体场模型建立完成后，首先要在流固耦合的边界上施加流体耦合标签FSI，然后在在流体场区域施加必要的边界条件，诸如位移约束，速度、压力等等。然后设置求解流体场的时间步长、求解时间、流体属性,打开ALE选项（瞬态分析）网格重画属性等等
(3)这样的工作完成后，进入/prep7，加入固体单元，设置固体材料属性，在挖去的部分建立固体模型，划分固体网格，在固体网格与流体场接触的固体边界上施加流体耦合标签FSI，注意要和前面的number相同。
(4)为固体实际必要的约束条件（看是固体推动流体还是流体推动固体）
(5)设置固体求解的时间步长和求解结束时间
(6)设置流固耦合属性，（看是固体推动流体还是流体推动固体），求解时间步长和求解时间，收敛准则，迭代次数等等。
(7)保存求解。
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总之，在流固耦合分析中，你最好要按着先流体后固体再耦合的属性设置顺序
，流固耦合标签FSI要分别加在流固耦合边界的流体边界上和固体边界上，加在的顺序要按照上面所述。在实际的建模中，流固耦合的边界上由于建模的原因会出现节点的重合现象，注意一定不要使用捏合节点的命令来将重合的节点变成一个，这个很重要。固体单元一定要设置求解的时间步长和求解中止时间，时间步长一般和求解流体场和流固耦合的时间步长相等。
ALE＋remesh选项是解决瞬态流固耦合问题的一个很重要的方法，流固耦合一般要伴随着流体的形状改变和位置的移动，因此首先启动ALE选项使流体与固体的耦合边界保持一致并规则化流场内部由于挤压而畸变的网格，其次若网格畸变的过于严重，就要启动remesh选项重新划分网格单元。
看一个流固耦合时间步长设置的是否合理的方法是在求解中若发现软件频频调动remesh进行网格重画，那这个时间步长基本上处于最大的时间步长上，若很久出现一次或不出现，说明你的时间步长太小，可以适当提高，但是正常的情况下，软件只允许在一个求解过程中最多有100次网格重画，若超过，将退出求解。
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先写到这些，匆匆草就，可能有很多缺点和错误，大家指正（注意若固体推动流体且又不考虑固体的形变和应力等等，可以直接按照帮助文档上ALE一章）
还有，若流体推动固体的分析中，固体发生了大位移，那么一定要在/solu中打开大变形分析选项，否则求解不收敛而退出

来自：simwe

[ 本帖最后由 AaronSpark 于 2006-9-7 02:33 编辑 ]

AaronSpark

看了那么多网友热情的讨论，我也从中受益匪浅。个人对于使用ansys做流固耦合也只是摸索着前进，感觉很麻烦，因为我不是流体专业的，我是固体力学方面的，主要做弹塑性方面和热、结构方面的分析，对流体力学了解的不是太多，且ansys帮助文档上的说明也不怎么合意。近来看到ansys10宣传说她们将在新版本中改善流固耦合的分析的特点，将在7月份上市，强烈期待中...。
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上面好多网友讨论材料属性的问题，这个问题是这样解决的，若使用命令流的方式就没有什么好说的了，若采用GUI方式，若你同时定义了fluid单元和固体单元，且定义了固体单元的材料属性，这时若划分流体网格时，固体材料属性也显示在单元属性里面，我告诉你这时此固体单元属性对流体单元是无任何意义的，即使说你无论定义与否，都不会影响流体单元的属性，流体单元的属性只有在fluid Property里面定义才有效，且流体单元本身也不具备弹性模量、泊松比和屈服强度等等固体的材料属性，所以这个问题大家不要担心。
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流固耦合分析中流体单元的编号必为一，具体情况可以参考帮助文档的相关章节。
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我说的流固耦合分析顺序基本上是按照帮助文档上的顺序，这样做比较不容易出错，若顺序改变，应该也可以的。
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ALE方法既可以用于流体分析又可以用于固体分析，这点在ansys里面体现的不是太好，（不知道我说的对不对），若有人用过ls_dyna就会知道了，再做固体的大变形分析时
（例如高速撞击、压力加工等）ALE方法是一个非常有用的方法。大家可以参考相应的理论书籍看看Lagrange、Euler和ALE方法的区别。我介绍一本书，
《连续体和结构的非线性有限元》 Ted Belytschko, Wing Kam Liu, Brian Moran 庄茁 译。 清华大学出版社。

[ 本帖最后由 AaronSpark 于 2006-9-7 02:34 编辑 ]

kangkanghit

谢谢楼主！
我也是刚刚学习耦合问题！

navigator

看看帮助的文档吧  里面的例子

liuhaopeng

请问楼主有没有实例共享呢？这样描述很难理解的......代表广大被流固耦合折磨的同胞们跪求.....

030301029

学习中，可惜我做的流固耦合是流体与固体粒子，不是固体板块。这个方面的东西也很少

harrietlee

学习中……

chendong6193

确实书很少 我好不容易找到本《流体结构互动理论及其应用》

gun3614

经验，收下，谢谢！

chesaab

謝謝樓主分享!我目前學習中!!!

wei_x

有没有实际点的例子啊？
理论分析也行。。

xieyinglong_abu

有没有具体一点的实例啊？为什么流体单元总要和声学特性挂钩呢？？
希望大虾诠释啊。。。