Ansys博客
March 1, 2022
什么是流固耦合？
流固耦合（FSI）是流体流动与固体结构的相互作用。想象一下让涡轮叶片旋转起来的一阵风、在波浪中行驶的船体或急速掠过F1赛车前扰流板的气流。只要流体和结构相遇，就会发生流固耦合 (FSI)。
Ansys Fluent与Ansys Mechanical结合使用，可以仿真流固耦合，比如这面在风中飞舞的Ansys旗帜。
FSI如何影响产品设计和性能？
了解FSI对于许多产品的设计至关重要。如果不考虑流体与固体之间的相互影响，则会导致产品性能被过高或过低估计。这样，最终的产品设计可能会导致意外和不利的结果，包括恼人的噪声和产品完全失效。
无论是设计桥梁、飞机还是燃气轮机，了解流固耦合如何影响您的项目至关重要，您需要一款能够准确预测和集成这两种行为的解决方案。
FSI的应用
飞机设计：当飞机飞行时，机翼周围的气流会导致机翼发生变形（这反过来又会改变空气流动的方式，使机翼发生更严重的变形）。解决机翼设计中的FSI问题可显著提高飞机的空气动力学性能。
血流建模：为了评估动脉瘤中血管堵塞的影响，FSI可说明血压和流速如何影响血管的收缩扩张能力和粗细变化。
声音预测：当气流经过汽车时，引擎盖和后视镜等表面会产生振动并将声音辐射到车内。通过解决这些FSI问题，工程师可调整设计，以降低噪声并提高乘客舒适度。
多物理场仿真在FSI中的作用
在FSI影响到产品之前，您就可以通过多物理场仿真进行预测和预防。
例如，如果您想了解湍流和压力变化如何影响水轮机的完整性，您的分析离不开Ansys Fluent和Ansys Mechanical仿真提供的数据。但是单独使用这些仿真，会发生难观全局、“的情况。只会告诉您局部的情况。不过，当他们通过Ansys Workbench进行集成时，您将能够最准确地预测这两种物理场会如何相互影响。
Workbench不仅可在仿真求解器之间自动交换数据，为您提供无缝的工作空间，
而且还包含高级网格映射技术，可确保从计算流体动力学（CFD）到有限元分析（FEA）之间的精确数据转换，无需手动输入数据、编写代码或交换数据文件。更少的手动输入可显著减少错误，因为当您设置了CFD和FEA仿真后，只需拖放操作即可将所有内容都传输到同一空间中。
您需要执行单向还是双向FSI仿真？
建模方法因流体和固体之间的物理耦合程度以及所需的保真度而异。对于涉及刚体运动和共轭传热的应用，可以忽略变形情况，并且完全在CFD求解器中高效解决该问题。
当必须考虑应力和变形问题时，流体和结构仿真可进行耦合，以便在求解器之间传输数据，用于单向或双向耦合仿真。
相关内容：用于结构分析的FEA网格划分基础
如何执行单向FSI仿真
通过直接链接CFD和FEA仿真，可在Workbench中轻松执行单向仿真。具体操作方法是，只需简单的拖放任务，即可自动连接仿真的几何结构和求解单元。
使用FSI进行预测和预防
FSI仿真通过预测流体流动和固体结构之间的相互作用，帮助工程师避免可能影响性能并导致产品故障的危害。如欲了解有关FSI仿真的更多信息，敬请访问Ansys Workbench并查看以下相关资源：