流热固耦合计算的一些总结

电机振动

利用ANSYS CFD系列模块进行流固热耦合计算的一些小总结。

• 在Fluent中进行共轭传热计算时，最好采用流体域与固体域共节点的网格.
• 共轭传热计算时，当计算域中包含有薄壁面传热时，可以考虑在建模时去除固体几何，在Fluent中使用Thin wall或shell conduction，并指定壁厚及材料。
• 若关注的重点是固体区域内部温度场，且固体壁面上的热条件都已知时，采用Thermal模块利用有限元方法可以在较少网格的情况下获得较好的计算结果。
• 若流固交界面上的换热条件未知，则需要同时考虑流体域与固体域。
• 单向流固耦合计算可以利用Fluent+Structural模块进行计算，也可以在Fluent直接进行计算。
• 目前的版本不支持在Workbench中利用Fluent进行固体应力计算，需要单独启动Fluent。
• 要想在Fluent中进行固体应力计算，需要确保计算域中至少有一个固体域，这样才能激活Structural模型。
• Fluent中的结构应力计算只能考虑固体物性参数为常数的情况，且只能考虑线弹性材料，无法考虑非线性材料。
• 瞬态单向流固耦合计算，可以使用System Coupling模块进行数据转发，也可以在Structural模块中直接导入瞬态的流场数据，只需要在导入数据时将导入的时间点设置为All。
• 在使用Fluent+Structure模块进行瞬态单向流固耦合时，确保计算时间点能重合，这样可以减小时间插值误差。
• 双向流固耦合需要在Fluent中开启动网格模型，且需要设置与固体相接触的壁面动的网格区域类型为System Coupling，这样才能接收从System Coupling传递过来的位移数据。
• 利用System Coupling进行双向流固耦合计算时，仿真时间与时间步长数据在System Coupling中进行指定。
• 双向流固耦合也可以在Fluent中直接进行计算，采用这种方式进行计算时，必须确保流体区与固体区的网格共节点，这样在Fluent中会生成shadow面。
• 在Fluent中进行双向流固耦合计算时，需要设置固体侧的shadow面为FSI面，且需要在动网格面板中设置流体侧的Shadow面为FSI类型。
• 单向热应力耦合计算可以在Fluent中直接完成，也可以利用Fluent+Structural或Fluent+Thermal+Structural模型完成。
• 采用System Coupling模块进行双向流固热耦合计算时，需要在Structural模块中启用耦合场单元，且需要设置流固耦合面（System Coupling Region或Fluid Solid Interface）的数据输出方式为All。
• 流固热耦合计算可以在Fluent中单独完成。
• 不管采用何种方式进行耦合计算，确保耦合面网格节点一致是最好的，就算没办法一致，也尽量使网格分布接近。
• 在计算之前对问题进行深入分析，能用单向耦合的尽量使用单向耦合计算，这样能够避免动网格调试。