本案例演示在Fluent中实现双向流固耦合的基本计算流程。

注：本案例来自Tutorials文档。软件版本Fluent 2019 R3。

本案例包含以下主要内容：

• 运行脚本文件，完成初始稳态流体流动模拟
• 设置瞬态计算过程
• 激活Structural模型
• 定义结构材料属性、固体区域以及相关的边界条件
• 定义流固耦合计算所需的动网格区域
• 定义动画
• 完成双向流固耦合计算
• 计算后处理

1 问题描述

计算模型如下图所示。

2D流体通道中包含有竖直方向的皮瓣。流体通道长度10 cm，宽度4 cm，皮瓣高度1 cm，宽度0.3 cm。空气以30 m/s速度流过通道。本案例采用对称模型进行计算。

2 稳态计算

本案例先利用脚本文件进行稳态计算。实际上稳态计算并非必须。

• 以2D、Double Precision方式启动Fluent
• 如下图所示，设置Working Directory
• 激活选项Use Journal File，并选择使用脚本文件steady_fluid_flow.jou
• 点击OK按钮启动Fluent并执行稳态计算

稳态计算完毕后查看速度分布如下图所示。

3 耦合设置

3.1 General设置

• 进入General设置，如下图所示激活Transient选项

3.2 Models设置

• 双击模型树节点Models > Structure，如下图所示在弹出对话框中激活选项Linear Elasticity

3.3 Materials设置

• 如下图所示，修改材料aluminum的材料属性，设置密度为954 kg/m3，杨氏模量2e6 Pa，泊松比为0.35

3.4 边界条件设置

• 如下图所示，确认边界flap_attach的位移约束为0

• 如下图所示设置边界default-interior:010，指定其边界条件为Intrinsic FSI

3.5 动网格设置

• 如下图所示，激活选项Dynamic Mesh及Smoothing，点击按钮Settings…打开设置对话框

• 如下图所示在激活的对话框中激活选项Linearly Elastic Solid，采用默认参数

• 如下图所示指定po.3为Stationary

• 相同方式设置边界symmetry.2, velocity_inlet.1及wall为静止区域
• 如下图所示设置边界default-interior:010-shadow为Intrinsic FSI

注：将流固交界面设置为Intrinsic FSI

3.6 定义动画

注：动画定义不是必须的。

• 定义Mesh显示

• 定义contour显示

• 定义scense

• 定义动画

注：可将time-step修改为iteration以观察更为光顺的动画

• 新建变量

• 定义变量

• 定义contour

• 定义动画

• 定义Mesh显示

• 定义动画

3.7 求解计算

• 设置结果参数

注：可修改Number of Time Steps以延长计算时间。

4 计算结果

• 皮瓣位移变化

• 速度变化

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链接：

https://pan.baidu.com/s/1Mg3ENTbnDBDX1-3DLWnbKQ 

提取码：9783

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