ANSYS Workbench流-热-固多场耦合算法深度解析

目前,随着对产品的要求越来越多,单场载荷作用的响应,已经不能满足工程需求,所以多场耦合计算是必不可缺的,基于ANSYS Workbench可以实现结构场,流场,温度场,电场和磁场的耦合,具备解决复杂多场耦合的计算问题能力。本文主要探讨基于ANSYS Workbench平台的流-热-固多场耦合的算法。




完全耦合

完全耦合算法,也称为直接耦合算法。主要使用耦合场单元求解热-固的耦合计算,该算法的基本思想是在一个单元节点上拥有三个方向节点变形+一个温度自由度,共四个自由度,即{UX UY UZ T},该方法主要解决热-固强耦合的问题,例如摩擦生热计算,塑性变形生热,粘性生热计算,这些问题中结构的变形与自身的温度场之间是相互的影响的。如图给出了SOLID226单元的示意图,该单元的基本形状为六面体,当然还有三种退化单元形状,建议在计算中避免使用退化形状,因为退化单元会降低求解精度。

基于ANSYS Workbench流-热-固多场耦合算法演绎的图1

图1 SOLID226单元示意图

基于ANSYS Workbench流-热-固多场耦合算法演绎的图2

图2 基于耦合场单元的求解模块

如图2所示,给出了热-固直接耦合的求解模块,图2中两个模块分别可以进行稳态和瞬态的热-固直接耦合计算。



迭代耦合

迭代耦合,主要通过两个不同的求解器完成不同场的变量求解,然后通过一个数据映射模块,再考虑场之间耦合的一种方法。该方法适用于流-固耦合计算,流-热耦合计算。该种方法,流体的求解主要通过Fluent完成,结构的求解可以使用结构模块或结构热模块,由用户的需求确定。场之间的数据交换模块称为系统耦合器,如图3所示。


基于ANSYS Workbench流-热-固多场耦合算法演绎的图3

图3 基于系统耦合器的迭代耦合计算

图4和5分别给出了基于系统耦合器的流固和流热耦合计算分析系统。流固耦合计算中,主要通过系统耦合器交换流体压力与结构变形数据,流热耦合计算中,主要基于对流换热计算公式进行数据交换。

基于ANSYS Workbench流-热-固多场耦合算法演绎的图4

图4 基于系统耦合器的流固耦合计算

基于ANSYS Workbench流-热-固多场耦合算法演绎的图5

图5 基于系统耦合器的流热耦合计算

如图6所示,给出了迭代计算过程中场之间的数据映射无误差曲线,默认的数据映射残差为1%。

基于ANSYS Workbench流-热-固多场耦合算法演绎的图6

图6 迭代计算过程中场之间的数据映射误差曲线

免责声明:本文系网络转载或改编,未找到原创作者,版权归原作者所有。如涉及版权,请联系删

QR Code
微信扫一扫,欢迎咨询~

联系我们
武汉格发信息技术有限公司
湖北省武汉市经开区科技园西路6号103孵化器
电话:155-2731-8020 座机:027-59821821
邮件:tanzw@gofarlic.com
Copyright © 2023 Gofarsoft Co.,Ltd. 保留所有权利
遇到许可问题?该如何解决!?
评估许可证实际采购量? 
不清楚软件许可证使用数据? 
收到软件厂商律师函!?  
想要少购买点许可证,节省费用? 
收到软件厂商侵权通告!?  
有正版license,但许可证不够用,需要新购? 
联系方式 155-2731-8020
预留信息,一起解决您的问题
* 姓名:
* 手机:

* 公司名称:

姓名不为空

手机不正确

公司不为空