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。

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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
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采用稳态计算

2.1 计算模型
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采用Realizable k-epsilon湍流模型

2.2 材料介质
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添加材料water-liquid

2.3 指定计算区域
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指定流体区材料为water-liquid

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固体区域材料介质保持默认

2.4 边界条件
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指定inlet入口速度为5 m/s

2.5 初始化
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进行初始化计算

2.6 迭代计算
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进行迭代计算

2.7 稳态计算结果
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压力分布

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速度分布

3 双向耦合计算
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采用瞬态计算

3.2 物理模型
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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。
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3.3 材料介质
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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
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激活动网格

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设置Remeshing参数

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指定动网格区域,流固耦合面设置类型为Intrinsic FSI

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指定面side_fluid_a为Deforming

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指定面side_fluid_b为Deforming

3.5 边界条件
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指定固体区域边界top_solid为完全固定约束

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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
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设置自动保存频率

3.7 指定计算参数
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设置时间步数与时间步长并进行计算

3.8 计算结果
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0.1 s时刻米塞斯应力分布

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0.1 s时刻米塞斯应力分布

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本篇文章来源于微信公众号: CFD之道
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