流固耦合|05双向流固耦合（热）

导读：Fluent和Mechanical之间进行双向、稳定的热耦合。

• 排气歧管的稳态热及fluent设置，并关联到Systerm Coupling
• 设置和运行耦合仿真，并监控在System Coupling和Fluent的收敛性
• 后处理结果和进行热应力分析模拟的提示
  
   
  注：文末源文件采用2022R2版本。

场景描述      

     

本例子考虑了排气歧管中热排气流的流动求解及换热求解

• 在mechanical稳态热中求解得到固体温度场，并通过Systerm Coupling耦合到Fluent
• 这种情况可以在Fluent中完全可以解决，但有时在mechanical中求解固体温度场是有必要的。例如，在mechanical中，网格质量要求比较低，或者现有的模型可能已经在mechanical中可用。

准备工作      

     

• 创建一个工作目录并 复 制文件Manifold.wbpz

• 打开Ansys Workbench 2022R2 File > Open

• 在工作目录中选择 Manifold.wbpz
• 当出现提示时，将项目保存到工作目录中

• 将 System Coupling拖到项目示意图中，并将 Steady-StateThermal和Fluent与System Coupling的设置单元（C2）连接起来

Mechanical设置      

     

• 在项目示意图窗口中，双击稳态热系统的设置单元（A5）
• 检查当前设置
• 流体已经被抑制
• 虚拟拓扑（Virtual Topology）被用来简化几何图形和产生一个更均匀的网格
• 边界（named selection）已经为 System Coupling命名好
• 对流和辐射条件已经施加到几何的外表面    
• 单击结构树中的“Analysis Settings”，并确保“Auto Time Stepping”设置为“off”，确保定义设置为“Substeps”，且子步骤数为1    

Mechanical中流固交界面      

     

• 右键单击树中的稳态热键（A5），并从菜单中插入System Coupling Region
• 在“Details”面板中，将scoping Method更改为“Named Selection”并分配为“interface_solid”    
• 保存并关闭。

Fluent中 Physics Setup      

     

• 通过双击设置单元格（B4）来启动Fluent，选择双精度

• 查看设置
• 能量模型已开启，湍流模型已设置为默认的k-omega SST
• 在材料中，空气已经被定义为理想气体
• 三个质量流入口的边界条件为质量流量0.15 kg/s，入口温度1200 K
• 出口处的仪表压力设置为0 Pa
• 报告定义设置了2个监视，出口质量流量和出口质量加权平均温度

Fluent中边界条件      

     

• 打开 interface_fluid的边界条件面板，并将热条件更改为“via System Coupling”    
• “Solution”设置
• 在求解方法中，方案被设置为与伪瞬态检查耦合