可变形 DFBI 体
在 Simcenter STAR-CCM+ 中，DFBI 框架可用于模拟刚体在外力作用下的运动情况。在 FSI 模拟中，可以结合使用 DFBI 与固体应力求解器，对可变形或部分变形 DFBI 体进行建模。DFBI 模块计算总体刚体运动，而固体应力求解器计算局部变形。
FSI 和 DFBI 相结合，可用于对以下情景进行建模：
- 完全可变形 DFBI 体
- 以船舶运动为例。船舶在周围流体施加的流体力和刚性体接触加速度作用下进行刚性移动。如果将船舶建模为完全可变形 DFBI 体，也允许船舶在流体力和刚性体接触加速度作用下变形。
- 部分可变形 DFBI 体
- 以连接到船舶的水翼为例。系统水翼-船舶在周围流体力和刚性体接触加速度作用下进行刚性移动。水翼也可以在流体力和刚性体接触加速度作用下变形，同时假设船舶的其余部分为刚体。
- 具有预先指定规律的运动的可变形分量
- 以连接到船舶的旋转螺旋桨为例。系统螺旋桨-船舶在周围流体力和刚性体接触加速度作用下进行刚性移动。此外，螺旋桨有规定的旋转运动，并且在流体力和刚性体接触加速度作用下可以变形。只有螺旋桨可变形 - 假设船舶的其余部分为刚体。
FSI 模拟的常规工作流仍然适用（请参见流体结构相互作用 (FSI) 建模）。以下步骤介绍了在 FSI 模拟中组合可变形固体和 DFBI 体所需的其他设置和运动模型。
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定义流体和固体区域，并创建所需的基于接触的交界面。对于流体结构交界面，将类型设为映射接触界面。请参见定义区域布局。
通常需要一个固体区域（用于可变形固体）以及一个或多个流体区域。例如，对于船舶上螺旋桨的双向耦合模拟，可为可变形螺旋桨创建一个固体区域，为船体周围的流体创建一个流体区域，为螺旋桨周围的流体另外创建一个流体区域。通过此设置，可对这两个流体区域使用不同的 DFBI 运动模型。例如，可对船体周围的流体使用 DFBI 旋转和平移运动，并且仅对螺旋桨周围的流体使用 DFBI 变形运动。
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为流体和固体区域定义物理连续体，并激活适当的物理模型。对于流体和固体连续体，选择隐式非稳态模型。
有关准则，请参见流体和能量和应力分析的常规工作流。
- 在固体连续体中，激活柔性 DFBI 运动模型。
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指定流体连续体和固体连续体是单向流体到结构还是双向耦合，有关更多信息，请参见流体结构相互作用 (FSI) 建模。对于与完全或部分可变形 DFBI 模型关联的固体连续体，只有双向耦合可用。
对于单向流体到结构耦合，将忽略固体变形对周围流体的影响。对于双向耦合，还要考虑对流体的影响。请参见流体结构相互作用 (FSI) 建模。
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选择节点，并将柔性 DFBI 运动选项设为下列某项：
- DFBI - 可变形体 - 用于模拟完全可变形 DFBI 体。
- DFBI - 部分可变形体 - 用于对具有可变形分量的 DFBI 体进行模拟。
- DFBI - 可变形移动附件 - 用于对具有预先指定规律的旋转或平移运动的可变形分量的 DFBI 体进行模拟。
- 定义流体和固体材料以及流体边界条件。
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对于固体，定义下列约束，具体取决于所选的柔性 DFBI 运动选项：
柔性 DFBI 运动选项 负载和约束 DFBI - 可变形体 无。 DFBI - 部分可变形体 对于表示连接到 6 自由度体的固体表面，定义在所有方向上约束该表面的面分段（可以使用固定约束方法）。请参见应用约束。 受约束表面保持固定，允许其余自由表面变形。
DFBI - 可变形移动附件
要定义 6 自由度体：
- 右键单击节点，并选择。
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对于固体周围的流体区域，选择 节点，然后将运动设为 DFBI 变形。
虽然单向流体到结构耦合分析中不需要 DFBI 变形运动，但是只有在将 DFBI 运动指派给区域时，才能定义 6 自由度体。可在后续阶段中更改流体区域运动。
- 右键单击 节点，并选择。
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对于 6 自由度体 [体 1]，将体表面设为表示 6 自由度体表面（例如，船舶、船舶-水翼或船舶-螺旋桨系统的表面）的流体边界，包括与固体边界的 FSI 交界面。使用相关节点和属性定义体运动。
有关说明，请参见 DFBI 工作流程下的相关章节。
根据选定的柔性 DFBI 运动选项和 FSI 耦合方法，需要流体区域和固体区域的不同运动模型组合：
- 固体区域必须遵循 6 自由度刚体运动。对于可变形移动分量，固体区域还具有预先指定规律的旋转或平移运动（例如，船螺旋桨具有预先指定规律的旋转）。如果流体和固体连续体为双向耦合，则固体区域还需要固体位移运动，这会根据固体应力求解器计算的位移更新固体网格。
- 流体区域必须遵循 6 自由度刚体运动。此外，其边界可能会根据流体结构交界面处的固体位移而变形。
有关更多信息，请参见运动模型配置。
首先，根据 6 自由度体创建 6 自由度刚体运动：
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右键单击 节点，然后选择创建体运动。
Simcenter STAR-CCM+ 将在下添加运动节点 [Body 1]-Motion([体 1] 运动)。此运动表示计算得出的 6 自由度体运动，并且可以像其他任何运动模型一样分配给区域。
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根据选定的柔性 DFBI 运动选项和 FSI 耦合，按以下步骤完成运动设置：
柔性 DFBI 运动选项 FSI 耦合 步骤 DFBI - 可变形体或 DFBI - 部分可变形体 双向（单向耦合不可用） - 右键单击 节点，然后添加固体位移运动。
- 选择节点，然后将运动设为 。
DFBI - 可变形移动附件 单向流体到结构 - 右键单击节点，然后添加定义附件移动的叠加旋转或平移运动。
- 定义旋转或平移运动的属性。
- 选择节点，然后将运动设为 。
- 选择节点，然后将 DFBI 变形替换为 。
双向 - 右键单击节点，然后添加定义附件移动的叠加旋转或平移运动。定义旋转或平移运动的属性。
- 右键单击 节点，然后添加固体位移运动。
- 选择节点，然后将运动设为 。
完全可变形 DFBI 体基于固体应力体和 6 自由度模型之间的力平衡，因此指定 FSI 耦合时，必须考虑 FSI 求解策略中所述的力一致性。确保 FSI 耦合指定与 DFBI 体中的流体力设置相匹配，并且 FSI 流体负载跃升设置与 DFBI 体中定义的跃升指定相匹配。除了这些要求，还必须确保 FSI 拉力未剪切。有关如何设置 FSI 耦合的信息，请参见流体结构相互作用常规工作流程。有关如何创建叠加运动和所需坐标系的信息，请参见将叠加运动添加至 6 自由度体。 -
对于双向耦合连续体，定义流体边界处的变形设置：
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对于所有可变形流体边界（包括其相邻交界面边界），选择节点，然后将方法设为六自由度体。
Simcenter STAR-CCM+ 会自动将变形指定条件设为固体应力。使用此设置，变形在变形流体边界时考虑接触固体的变形。
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对于所有可变形流体边界（包括其相邻交界面边界），选择节点，然后将方法设为六自由度体。
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根据需要完成模拟设置。
对于完全可变形 DFBI 体，Simcenter STAR-CCM+ 提供的选项可用于根据在固体应力边确定的值，自动填充 6 自由度体的惯性属性。请参见Import Inertial Properties。有关常规 FSI 设置的信息，请参见流体结构相互作用 (FSI) 建模。