具有打开和关闭流道的 FSI：隔膜阀

对于橡胶等超弹性非线性材料变形，Simcenter STAR-CCM+ 提供了执行具有打开和关闭流道的双向耦合流体-结构交互 (FSI) 模拟的功能。此功能可辅助（但不限于）一系列行业中使用的密封件、阀门和垫圈的设计。

本教程将对通过隔膜阀的气流建模。阀由根据流体和移动活塞而变形的超弹性橡胶膜组成。此响应将打开和关闭密封处的阀门。以下屏幕截图显示隔膜阀的几何：

对于此特定情况，非稳态湍流从入口以 0.1m/s 进入通道。流在橡胶隔膜下方通过，并在 FSI 交界面上挤压阀。在 4 秒的周期中，活塞向下移动，导致隔膜变形并关闭阀和外壳之间的通道。活塞运动由负 z 轴上的平移运动定义。

模型分为三个区域。流体区域包含流经阀的空气的入口和出口，以及密封件和结构之间的旁路和间隙边界。流体重叠区域包含变形密封件周围的流体体积。第三个区域针对固体，包含隔膜。要确保流道完全封闭，在流体区域与流体重叠区域之间定义了一个重叠网格零间隙交界面。

双向耦合已激活，以对隔膜变形对流的影响建模，并考虑流对隔膜的影响。在耦合中，位移场从固体传递到流体，而流体拉力（压力和壁面剪切应力）从流体传递到固体。隔膜本身使用超弹性材料定律建模，且在密封件边缘受约束。