多场耦合的基本算法
实际工程中,主要存在固体场,温度场,流场,电场和磁场,解决以上两场或两场以上耦合的方法,主要使用以下两种方法。1.完全耦合
耦合的场变量放到一个矩阵中进行求解,也就是求解的单元具有多场的自由度;耦合场之间是紧密耦合;ANSYS可以使用226单元完成热-固;热-电等多场的完全耦合计算,典型的工程应用如摩擦生热,塑性生热,压电传感器的仿真计算。如图给出了SOLID226单元的示意图,该单元的基本形状为六面体,当然还有三种退化单元形状,建议在计算中避免使用退化形状。![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1616934313028_jhi2i5.jpg?imageView2/0)
图1 SOLID226单元示意图
迭代耦合,主要通过两个不同的求解器完成不同场的变量求解,然后通过一个数据映射模块,再考虑场之间耦合的一种方法。目前ANSYS可以在ANSYS Workbench平台借助系统耦合器模块完成流热,流固的迭代多场耦合计算如图2所示,此外在较低版本也可以通过单代码求解器完成流固,流热和流热固的多场耦合迭代计算。![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1616934311830_k1tqd8.jpg?imageView2/0)
图2 基于系统耦合器的多场耦合示意图
![图片](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1616934312444_szrkxx.jpg?imageView2/0)
图3 基于单代码的多场耦合计算
这个单代码多场耦合求解器的,流场计算模块为ANSYS经典环境的FLOTRAN模块,该模块目前在较高版的ANSYS已经看不到了,主要是因为收购了CFX和FLUENT强化了Workbench平台的耦合计算功能,其实该模块的功能也非常强大,可以实现流固,热固,流热固的耦合计算。
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