流固耦合是如何工作的?为什么会这样重要的

什么是流固相互作用?

流固相互作用(FSI)是流体流动与固体结构的相互作用。想象一下旋转涡轮叶片的阵风，波浪条件下的船壳，或者从F1赛车前面板上掠过的空气r.只要流体和结构相遇，就会发生流激作用。

Ansys Fluent和Ansys Mechanical可以耦合模拟流固相互作用，就像这面飘扬在风中的Ansys旗帜。

FSI如何影响产品设计和性能?

理解FSI对于许多产品的设计是至关重要的。不考虑流体对固体的影响或反之亦然，可能导致高估或低估产品性能。因此，最终的产品设计可能会导致意想不到和不希望的结果，从烦人的噪音到完全的产品失败。

无论您是在设计桥梁、飞机还是燃气轮机，了解流体和结构的相互作用如何影响您的项目，都需要一个能够准确预测和集成这两种行为的解决方案。

FSI的应用

设计飞机：当飞机飞行时，机翼周围的气流会导致机翼变形(这反过来又会改变空气的流动方式，从而进一步改变机翼)。在机翼设计中解决FSI问题可以极大地提高飞机的气动性能。

模拟血流：为了评估动脉瘤中血管阻塞的影响，FSI计算了血压和流速如何影响血管拉伸和大小变化的能力。

预测的声音：当气流经过汽车时，引擎盖和后视镜等表面会振动并向车内辐射声音。通过解决这些FSIs问题，工程师可以调整设计以降低噪音，增加乘客的舒适度。

多物理模拟在FSI中的作用

在FSI有机会破坏您的产品之前，您可以通过多物理模拟来预测和预防它。

比如，如果你想知道湍流和压力变化可能会影响水力涡轮机的完整性，你的分析将包括两者提供的数据Ansys流利而且Ansys机械模拟。当单独使用时，这些模拟每次只讲述一个故事。但通过Ansys Workbench集成，你将看到两个物理如何相互影响的最准确预测。

Workbench自动在模拟求解器之间交换数据，为您提供一个可以导航的无缝工作空间。

Workbench中先进的网格映射技术确保了数据从计算流体动力学(CFD)到有限元分析(FEA)之间的精确转换，而不需要这样做手动输入数据，编写代码，或交换数据文件。手工输入的减少显著降低了误差，因为您设置了CFD和FEA模拟、拖放和所有东西都转移到一个空间。

您需要单向或双向FSI模拟吗?

建模方法可以根据流体和固体之间的物理耦合程度和所需的保真程度而有所不同。对于涉及刚体运动和共轭传热的应用，变形可以忽略，并且可以在CFD求解器中完全有效地解决问题。

当必须考虑到应力和变形时，流体和结构模拟是耦合的，以便在求解器之间传输数据，进行单向或双向耦合模拟。

相关内容:结构分析中有限元网格划分的基础

如何进行单向FSI模拟

通过直接链接CFD和FEA模拟，可以在Workbench中轻松地进行单向模拟。这是通过一个简单的拖放任务来完成的，该任务自动连接模拟的几何图形和解决方案单元格。

如何进行双向FSI模拟

通过将CFD和FEA模拟与系统耦合．这个视频在Fluent中创建一个单向模拟，然后通过Workbench使用Mechanical将其转换为双向模拟。通过Workbench实现的双向数据交换创建了同时的和直接的模拟。

利用FSI进行预测和预防

通过预测流体流动和固体结构之间的相互作用，FSI模拟可以帮助工程师防止可能影响性能和导致产品故障的损伤。要了解更多关于FSI模拟，请访问Ansys Workbench并查看这些相关资源:

• 升级2.0会话-如何模拟流体-结构相互作用
• Ansys Learning Hub - FSI培训