一、关于课程
流体结构相互作用 (FSI) 是指一种耦合的表面问题。从流体传递到固体的信息是流体压力和拉力,它由流体压力和壁面剪切应力组成的。此传递发生在耦合壁面边界(流体-结构交界面)上;从固体传递到流体的信息是固体的变形,尤其是流体-结构交界面的变形。
耦合方式:
1、解耦
2、流体到固体的单向耦合
3、固体到流体的单向耦合
4、双向耦合
解耦:固体变形不会影响流体且流体拉力也不会影响固体的情况视为解耦,不存在任何方向的信息传递。
流体到固体的单向耦合:固体变形对流体的影响可以忽略不计,则耦合可视为流体到结构单向耦合,信息被视为仅按从流体到结构的方向传递,可以认为流体模型是独立的,而固体模型与流体拉力存在关联。
固体到流体的单向耦合:流体拉力对固体的影响可以忽略不计,则耦合被视为结构到流体单向耦合,信息仅按从结构到流体的方向传递,可以认为固体模型是独立的,而流体模型与固体变形存在关联。
双向耦合:双向耦合 FSI 是指从流体到固体和从固体到流体的双向交换数据,即流体拉力使得固体产生变形,而固体变形又使流体的流道发生变化,双向耦合要求并行求解策略。
流固耦合基本工作流程
(1)在流体和固体区域之间创建基于接触的交界面。
(2)选择流体结构耦合求解器节点下的稳定方法。
(3)在固体区域交界面中配置 FSI 耦合指定。
(4)为流体和固体区域分别指派运动。
(5)通过禁用停止准则节点下的力标准和位移标准来配置停止准则。
涉及的网格技术---流固耦合需要界面产生变形。
(1)网格变形。
(2)重叠网格。
(3)滑移网格。
(4)网格重构。
线性应力分析:悬臂梁
平面应力:拉伸力场内带圆孔的板
使用自适应时间步的超弹性应力分析:三叶心脏瓣膜
正则模态求解器:风轮机叶片(共振分析)
共轭传热和热应力:排气歧管
来自映射温度数据的热应力:排气岐管
流体结构相互作用:振动管
已预先指定固体运动的 FSI:扑动机翼
FSI 和 6 自由度运动:船舶螺旋桨的应力分析
具有打开和关闭流道的 FSI:隔膜阀
FSI 网格重构和网格化几何部件接触:橡胶套筒
二、课程安排
Star-CCM 流固耦合工程计算11讲
章 节