FLUENT案例 | 07 双向流固耦合仿真——管道内叶片

本案例演示了基于系统耦合的管道叶片双向FSI（Fluid–Structure Interaction）模拟。首先在Transient Structural分析模块中定义材料属性，然后用DM创建几何模型，接着利用Model设置边界条件；创建Fluid Flow (Fluent)分析模块，将Transient Structural分析模块中的Geometry与Fluid Flow(Fluent)分析模块中的Geometry连接共用几何模型，在Mesh中划分网格，进入Fluent求解器设置；创建System Coupling模块，将前两者分析模块的Setup进行连接，进行耦合求解。

一、案例模型及参数

材料	几何模型	边界条件
液态水、聚乙烯	整长：0.254 m 整宽：0.008 m 整高：0.015 m	入口速度1.1 m/s

二、Workbench设置

将Transient Structural与Fluid Flow (Fluent)拖入右边空白界面。

双击A2（Engineering Data）。

右键灰色框点击Engineering DataSources创建新的材料。

双击General Materials。

找到Polyethylene（聚乙烯）并点击其后面的“+”。

关闭A2：Engineering Data。

三、Transient Structural设置

右键A3（Geometry），选择Import Geometry，点击Browse…。

导入模型如下图。

打开A4（Model）。

打开后如下入所示，具体设置见如下视频。

四、Fluid Flow (Fluent)设置

拖动鼠标，将A3与B2连接。

双击B3（Mesh）进行网格划分。

打开后如下图所示，具体网格划分见如下视频。

五、System Coupling设置

按图中所示进行连接，并将B4打开。

六、Fluent 设置

弹出Fluent登录界面进行设置。

6.1

General 设置

将Time设置为Transient。

6.2

Model 设置

默认使用Laminar。

6.3

Materials 设置

双击Materials，选中Fluid，点击Create/Edit…

点击Fluent Database…。

选中water-liquid，点击Copy。

6.4

Cell Zone Conditions 设置

选中Cell Zone Conditions，点击document，选中Edit…。

将Material Name改为water-liquid。

6.5

Boundary Conditions 设置

双击Boundary Conditions，选中inlet，点击Edit…。

入口速度为1.1 m/s，点击OK。

将outlet的Type改为outflow。

6.6

Dynamic Mesh 设置

将Dynamic Mesh及Mesh Methods下的三种方法都勾选，然后点击Settings…。

选择Smoothing下的Linearly Elastic Solid，并将Poisson’s Ratio（泊松比）改为0.35。

切换到Remeshing按图中进行设置。

点击Creat/Edit…。

按下图进行设置。

6.7

进行初始化

选中Hybrid Initialization，点击Initialize进行初始化。

6.8

Run Calculation设置

Time StepSize(s)设置为0.001，Number of Time Steps设置为100，Max Iterations/TimeStep设置为15。

6.9

 Sync Workbench

选择Flie并点击Sync Workbench，关闭Fluent界面。

七、进行耦合计算

右键C2，点击Update Upstream Components。

然后右键C2，点击Edit…。

点击“是（Y）”。

同时选中A7与A11，然后右键A11点击Create Data Transfer。

双击A3（Analysis Settings），将End Time[s]改为0.5，将StepSize[s]改为0.001，将Maximum Iterations改为15。

选中A18，将Output Frequency改为At Step Interval，将Step Interval改为2。

右键A19（Solution），点击Update。

开始耦合计算。

八、CFD-POST后处理

▼ 将其速度云图及叶片的位移云图处理显示。

▼ 导出动态视频。