柔性板的振动案例分析

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了使用workbench平台搭建流固耦合仿真模型的过程。首先，在平台上搭建Geometry、fluent、transient structure、system coupling四个模块，并设置数据连接。然后，通过Geometry模块建立几何模型，并进行网格划分。接着，在fluent模块设置流体部分，包括并行运算、网格检查、边界条件设置和动网格设置。在transient structure模块设置材料属性和网格划分，并设置瞬时力。最后，在system coupling模块设置时间和时间步长，进行流固耦合面的数据传递，并设置运算顺序。文章还讨论了流固耦合问题的分类和双向耦合仿真思想，强调了流固耦合仿真在解决工程问题中的重要性。

1.启动workbench平台，在其平台搭建如下图Geometry、fluent、transient structure、system coupling四个模块，他们之间的数据连接如下图所示。

2.双击Geometry，进行几何模型的建立，先建立草绘形成二维框架，然后进行几何尺寸的标注，对其各个部分的长度宽度进行调整，在对其各个草绘进行extrude进行拉伸即可。

3.对建立的几何模型进行更新，然后双击进入流体网格划分部分。首先，对固体部分进行抑制，点中几何体，单击右键就能看到抑制的选项。抑制完固体之后，就设置网格尺寸，尽量调整到比较合适的尺寸（这里具体尺寸不在给出），点击生成网格即可。在这里，我们需要把proximity以及curvature选项打开以支持对细小尺寸的捕捉。然后对各个面分别进行命名（进口设置为inlet，出口设置为outlet，左右边界设置为symmetry，上边界设置为top，下边界设置为bottom，柔性板三个面设置为f3）。都设置完成之后，尽量检查一下设置的各个部分，以防不细心而导致的差错，然后直接点击关闭即可（它会自动保存）

这是划分完网格之后的。

这是命名之后的。

4.双击fluent进入流体部分设置，设置并行运算（计算速度会快很多），进入之后点击check对网格进行检查，检查无误后，方可进行下一步操作。这里使用k-e二方程模型，流体介质保持空气默认，然后进行boundary condition设置，这里由于四周是无风模型，各个面保持默认即可。之后进行动网格设置，其中f3设置为系统耦合，左右两个面设置为deforming。然后设置自动保存的时间步，最后进行初始化和时间步时间步长的设置即可点击关闭退出。

5.进行材料部分的设置，如下图

6.现在进入transient structure部分设置，双击网格划分按钮，进入网格划分，首先抑制流体部分，这里划分固体部分与流体部分划分基本相似，就不在细讲。但是有一个部分要注意一下，这里需要设置一个瞬时力，如下图

7.关闭结构部分设置，进入system coupling部分设置，点击ansys seting进行时间和时间步长的设置，然后点击f3，按住ctrl选中流固耦合面，就会出现data transfer1和data transfer2即表示成功设置，然后在sequence中设置固体第一流体第二，因为这里是先固体运动后流体运动。

8.然后对整个流程进行检查与保存，点击运算，结果如下（需要更详细的过程请观看我之前录制的视频）

 a.  流固耦合问题可由其耦合方程定义，这组方程的定义域同时有流体域与固体域。而未知变量含有描述流体现象的变量和含有描述固体现象的变量，一般而言具有以下两点特征：
1）流体域与固体域均不可单独地求解
2）无法显式地削去描述流体运动的独立变量及描述固体现象的独立变量
从总体上来看，流固耦合问题按其耦合机理可分为两大类:
第一类问题的特征是耦合作用仅仅发生在两相交界面上，在方程上的耦合是由两相耦合面上的平衡及协调来引入的如气动弹性、水动弹性等。
第二类问题的特征是两域部分或全部重叠在一起，难以明显地分开，使描述物理现象的方程，特别是本构方程需要针对具体的物理现象来建立，其耦合效应通过描述问题的微分方程来体现。
实际上流固耦合问题是场（流场与固体变形场）间的相互作用：场间不相互重叠与渗透其耦合作用通过界面力（包括多相流的相间作用力等...）起作用，若场间相互重叠与渗透其耦合作用通过建立不同与单相介质的本构方程等微分方程来实现。 

b. 双向耦合仿真思想。耦合仿真思想就是遵循多场耦合思想，是指将不同工程领域多个相互作用的综合分析，求解一个完整的工程问题。为了方便，此处把与一个工程学科求解分析相联系的过程叫做一个物理分析。当一个物理分析的输入依赖于另一个分析的结果，那么这些分析是耦合的。流固耦合的物理场包括流场分析和结构分析，涉及的物理场为流场和应力场。单向流固耦合的思想考虑流体对固体结构的作用，求解结构应力场必须以求解流场为前提，结构应力场分析应依赖流场分析结果。根据物理场的相互关系，可以将流固耦合。（此文字可忽略）