Fluent｜双向流固耦合

本案例演示利用Fluent中的Structural求解器进行双向流固耦合计算。

1 几何与网格

如图所示的计算模型。流动腔体内包含有一个薄板。计算薄板在流体压力下产生的变形以及板上的应力分布。当板的变形量很小时，可以忽略板的变形对流体流场的影响，此时可以采用单向流固耦合计算。若板的变形大到会对流场产生不可忽略的影响，则必须使用双向耦合计算。

• 在SCDM中创建上面的计算模型，注意模型中包含有固体区域与流体区域，且设置固体与流体区域共享拓扑
• 划分计算网格，并对边界进行命名

2 稳态计算

注：为了加快计算进程，可以先进行稳态计算，然后切换到瞬态计算

”

• 采用稳态计算

2.1 计算模型

• 采用Realizable k-epsilon湍流模型

2.2 材料介质

• 添加材料water-liquid

2.3 指定计算区域

• 指定流体区材料为water-liquid

• 固体区域材料介质保持默认

2.4 边界条件

• 指定inlet入口速度为5 m/s

2.5 初始化

• 进行初始化计算

2.6 迭代计算

• 进行迭代计算

2.7 稳态计算结果

• 压力分布

• 速度分布

3 双向耦合计算

• 采用瞬态计算

3.2 物理模型

• 激活Structural Models中的Nonlinear Elasticity选项，采用非线性计算

注：目前Fluent仅支持几何非线性计算。

”

3.3 材料介质

• 修改固体材料aluminum的杨氏模量及泊松比，如下图所示

3.4 激活动网格

• 激活动网格

• 设置Remeshing参数

• 指定动网格区域，流固耦合面设置类型为Intrinsic FSI

• 指定面side_fluid_a为Deforming

• 指定面side_fluid_b为Deforming

3.5 边界条件

• 指定固体区域边界top_solid为完全固定约束

• 指定边界fluid-solid-shadow的三个位移自由度为Intrinsic FSI，如下图所示

3.6 设置自动保存

• 设置自动保存频率

3.7 指定计算参数

• 设置时间步数与时间步长并进行计算

3.8 计算结果

• 0.1 s时刻米塞斯应力分布

• 0.1 s时刻米塞斯应力分布