本文演示单向流固耦合问题求解的基本流程。
前方多图预警！！建议在WIFI环境下阅读。流量帝投来鄙视的眼神~
1 问题描述
计算如下图所示位于高速流体中的探头在流场作用下的应力分布。流体流速100 m/s。
2 计算流程
考虑到探头的变形量很小，忽略探头变形对流场的影响，采用单向流固耦合计算。
计算流程如下图所示。
注：单向流固耦合常用于固体小变形对于流场影响可以忽略的情况下。
3 几何模型
流固耦合计算中的几何模型需要创建两套几何：流体几何与固体几何。
应用上面的计算流程，在A2单元格中同时创建流体几何与固体几何，然后在流体和固体各自的Mesh模块中抑制相应的几何模型。
探头实体模型如下图所示。
考虑模型对称性，采用一半模型计算。
流体域计算模型如下图所示。
4 流体计算设置
4.1 流体网格生成
双击A3单元格进入Mesh模块
右键点击模型树节点Geometry > FFF\solid，点击弹出菜单项Suppress Body去除固体部分
鼠标选中模型树节点Mesh，图形窗口中选择如下图所示的几何面，点击右键选择弹出菜单项Insert → Sizing插入网格尺寸
属性窗口中设置Element Size为0.5 mm
鼠标选中模型树节点Mesh，图形窗口中选择如下图所示的几何体，点击右键选择弹出菜单项Insert → Sizing插入网格尺寸
属性窗口中设置Element Size为1 mm
注：面尺寸优先级高于体尺寸，所以前面指定的面依然以0.5mm作为网格尺寸
右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Insert → Inflation插入膨胀层
选择流固交界面作为边界层网格生成表面
生成计算网格如下图所示。
边界命名如下图所示
注：切记为流固耦合面命名，这里将其命名为walls
选择模型树节点Mesh，点击工具栏按钮Update更新网格
关闭Mesh模块返回至Workbench窗口中
4.2 Fluent设置
双击模型树节点A4启动Fluent
激活选项Double Precision开启双精度模式
注：Fluent的设置较为简单，这里只描述重要节点内容
General节点保持默认设置
Models节点选择Realizable k-epsilon湍流模型
Materials材料选择材料库中的Water-liquid，材料属性采用默认值
Cell Zone Conditions设置计算区域材料介质为water-liquid
Boundary Conditions设置边界inlet入口速度为100 m/s，其他参数保持默认设置
Initialization：如下图所示进行初始化
Run Calculation：设置Number of Iterations为300，开始计算
计算完毕后查看流固交界面上压力分布，如下图所示。
关闭Fluent，返回至Workbench工程面板
5 Mechanical设置
鼠标双击B4单元格进入Mechanical模块
注：这里采用默认材料，若需要修改材料，可双击B2单元格编辑材料属性
5.1 网格生成
鼠标右键选择模型树节点Geometry > Enclosure，点击弹出菜单项Suppress Body去除流体几何
右键选择模型树节点Model，点击弹出菜单项Insert → Symmetry插入对称
右键选择模型树节点Symmetry，点击弹出菜单项Insert → Symmetry Region
如下图所示，属性窗口中设置Geometry为图示的对称面，设置Symmetry Normal为Y Axis
注：若不设置对称的话，也可以在后面为对称面添加对称约束
右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Insert Sizing插入尺寸
选择几何体，设置Element Size为0.5 mm
注：划分网格时，尽量使得交界面上网格尺寸与对应位置的流体网格尺寸接近
右键选择节点Mesh，点击弹出菜单项Generate Mesh生成网格
生成网格如下图所示。
5.2 仿真设置
右键选择模型树节点Static Structural，点击弹出菜单项Insert → Fixed Support插入固定约束
属性窗口中选择下图所示的面，将其作为固定约束面
右键选择模型树节点Imported Load，点击弹出菜单项Insert → Pressure插入压力
如下图所示，Geometry选项中选择与流体几何相接触的11个面，设置CFD Surface为walls
右键选择节点Import Pressure，点击弹出菜单项Import Load导入压力
图形窗口中显示导入的压力结果，如下图所示
注：导入的压力数据会映射到网格上，若流体网格与固体网格尺寸差异很大的话，会造成较大的插值误差。
右键选择节点Solution，点击菜单项Solve求解计算
如下图所示，插入位移、等效应力、等效弹性应变等节点
右键选择节点Solution，点击菜单项Evaluate All Results更新后处理数据
应力分布
计算得到的应力值有点儿大，几何是随便画的。
6 总结
单向流固耦合计算通常情况下先计算流体流场分布，之后在固体结构计算时，将流体压力数据作为载荷导入到相对应的固体表面上，之后计算固体结构应力应变。
在计算过程中需要注意：尽可能保证流体与固体交界面上网格节点一致，若做不到一致的话，尽可能的保证网格尺寸相近。
单向耦合较为简单，下次来个双向耦合练练手~
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