【思雨凝风】求助：热变形与流体的双向流固耦合

LION_ARTHAS

在下有个问题，诚恳的向大家求教，希望各位前辈，老师们能伸出援手，不吝赐教。

原帖地址：
http://forum.simwe.com/thread-984839-1-1.html
我的问题是：流体加热了固体，固体产生热变形，热变形又影响流体的流态。
也就是热流体与热变形的双向流固耦合，请注意是热变形
请问这个过程如何实现呢？

模型随意，只要是热流体加热固体的都可以。

目前adina可以实现，可我已经学了很久ANSYS了，也比较熟练了，要转行改别的软件不太划算。
所以想了解CFX+Workbench是如何实现的
版本11.12.13我都有

研习了帮助里面摆动板双向流固耦合的例子，已经做通了。
研习了cfx板块kiddosupper版主共轭传热的帖子，但是他这个例子没有考虑热变形FSI
http://forum.simwe.com/thread-934761-1-1.html
另外研习了workbench板块panxu09的血管流固耦合分析的新旧两个帖子。
http://forum.simwe.com/thread-911031-1-1.html
以上这两个帖子的内容我都已经会了。

2011年6月3日
一开始简化了一些模型，但是好像都不够简练。
实际的油膜厚度只有0.16mm，这样的模型要画网格反倒是个累赘。所以提供了本版常见的血管那个模型。




如果对轴承感兴趣，我也提供了我目前用的模型的一部分，原因是原模型太大。

血管模型的边界条件是：外壁对流换热系数=10，内部为热流体。热流体加热管壁，管壁变形，对流态产生影响。
轴承模型：油膜模型是厚度最薄那个，油膜上边和下面两个都是固体，用steel就行
固体的大部分被切掉了，正常需要在最上面和侧面设置对流换热系数，可以设为10。

我已经会做cfx的流固耦合了，就是摆动板那个
官方网站上有个血管流固耦合视频，我也做出来了，不过他没有提供模型，所以变形和他不是很一致
也做了kiddsuper版主的共轭传热那个，现在就很想把这两样捏到一起。
恳请论坛里的前辈，老师们不吝赐教，解决小弟的问题，非常感谢
顺祝工作顺利，心情愉快

在下先谢过大家了，大家如果研究过这方面的恳请您能帮帮忙，也许您的一个举手之劳，或者一句话，就能给我带来很大的帮助。
祝大家心情愉快，工作顺利！！！
感谢各位前辈，老师们的批评与帮助！
谢谢

北鹰南飞

1# LION_ARTHAS
结构模块用热-力耦合求解器，流体模块考虑传热，然后就是fsi，这个思路应该很明了了。

wild_field

流固热三场耦合，目前是adina的强项，但是adina目前做三场耦合也是有很多限制的，仅是部分问题可以模拟。

caoer

I dont know the commercial software for sure.
If let me solve this problem. The time integral method definitely is explicit, The PDE for thermal fluid is Advection-Diffusion equation. The shell element has to be used to solve such thin cylinder, note that such thin shell element should contain the thermal expansion term, \alpha*deltaT as the thermal strain. The shell part gorvening equation could be time-dependent or not, but apparently dropping off the time rate term my reduce the computation a lot and improve the stability of whole algorithm. just my $0.02

LION_ARTHAS

回复楼上的三位前辈
北鹰南飞前辈
您的思路给了我启示，我有点明白我的问题出在哪里了。
我一直想去搞明白，到底谁在前面，其实这个东西是同步的，没必要去纠结谁先谁后。
wild_field前辈
adina我也研究过，但是放弃了，因为我用cfx和awb已经很久了，再换软件不是很划算。
我们实验室有个用adina的高人，也是做流体的，没有跟进也考虑了避免和她冲突
caoer前辈
您回答问题大部分都是英文，能用到这种地步让人敬佩。
不过您的英文对我来说还是有点难度，需要慢慢读，所以不能马上回复您，见谅。
感谢三位前辈对我的帮助，我已经有点开窍了，呵呵
谢谢，祝三位工作愉快

LION_ARTHAS

引用Caoer版主英文原文
I dont know the commercial software for sure. If let me solve this problem. The time integral method definitely is explicit, The PDE for thermal fluid is Advection-Diffusion equation. The shell element has to be used to solve such thin cylinder, note that such thin shell element should contain the thermal expansion term, \alpha*delta T as the thermal strain. The shell part governing equation could be time-dependent or not, but apparently dropping off the time rate term my reduce the computation a lot and improve the stability of whole algorithm. just my $0.02
我对商业软件接触不多。若是我来解决这个问题，时间积分方法显然为显式，热流体的偏微分方程为对流扩散方程。在这个圆柱管道上使用壳单元，并应包含（热扩散项/h*ΔT）计算热应变。壳单元控制方程可以时间为变量或其他，但是如果忽略时间率项会大大减少计算量并提高整个计算的稳定性
just my $0.02
这句没看懂
不知道理解的对不对，请版主指正，谢谢

jackie.lee

1）Workbench中瞬态动力模块，用结构和热的耦合单元，定义流固耦合面，写出inp文件；
2）建立CFX分析，做流固耦合，确定网格变形和传热耦合；
3）求解，查看结果~

zhbsgl

三场耦合难度较大，计算时间也长很多，况且耦合的精度不是很高
建议先算温度场， 然后到FEA软件中计算热变形与热应力，然后再根据热变形来反过来计算温度场。一般会找到一个合适的稳定点
我们一直采用这样的方法，多个项目验证后还是不错的

edodo

COMSOL Multiphysics 全球第一款真正的多物理场耦合分析软件，方便、易用、高效、专业模拟计算平台。广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”。COMSOL Multiphysics以高效的计算性能和杰出的多场双向直接耦合分析能力模拟科学和工程领域的各种物理过程，实现了高度精确的数值仿真。

不知道这个例子是否对你有帮助
http://www.comsol.com/products/tutorials/introduction/page6/
http://www.cax.cn/comsol/version ... CM_Fluid_Valve.html

LION_ARTHAS

现在忙着重建实验室，已经很久没来了，看到大家的热心帮助自己没有去实践心里愧疚的紧
实验室从筹划到建成用了八年，老师让我一年内恢复起来。。。

stone08

LION_ARTHAS 发表于 2011-7-24 16:39
引用Caoer版主英文原文
I dont know the commercial software for sure. If let me solve this problem. Th ...

"Just my two cent" is a slang which means "It is just my opinion" .

LION_ARTHAS

楼上是高手，呵呵

zhbsgl

不知道实际模型是不是很复杂，如果是这个模型，完全可以单独计算热流耦合与热固耦合，单项迭代几次或者就分开计算也可，精度不会差太多，因为就这个模型固体的热变形对流道影响很小。单独计算精度反而会高。
其实很多问题是可以简化来分析的，把所有的放到一起来计算，精度反而会下降，计算成本也不好说

LION_ARTHAS

实际模型并不是很复杂，只是网格密度差很多
我目前就是单独计算的，想进一步提高仿真与现实的接近程度，就想到了流固耦合，目前已经接近成型了，唯一问题就是设置的边界条件设置的不知道哪里有问题，产生了边界上的压力振荡，迭代一定程度就发散了。
目前卡在这里了，希望能得到高手的指点，压力振荡是怎么产生的，怎么解决呢？
非常感谢