Workbench&Fluent换热器-流固耦合2

请问为啥我在16分钟那里选择管子的时候是一整根管子

System Coupling里Force和Displacement来回传，温度一直红色，Fluent那边耦合壁面设了thermal，Mechanical那边流固界面也选了，查半天是System Coupling里Temperature和Heat Flow的传递方向没勾，默认只传力，热没开。D:\Workbench\heat_exchanger\coupling\。

换热器流固耦合先想清楚单向还是双向。只管热应力不管管束振动，单向够用，Fluent稳态跑完把温度场和压力场导给Static Structural，Import Load里选Fluent的dat，温度体载荷，压力面载荷，映射算法用Conservative，网格不匹配用Weighted Average。双向要管管束在流体力下的变形和流场变化，上System Coupling，Fluent和Mechanical同时跑，每个耦合步交换数据。换热器管程壳程温差大，管子热膨胀受管板约束，热应力是主要矛盾，压力引起的应力小一个量级，单向先算热再算力，顺序耦合比双向省时间。

Workbench项目页里拖Fluid Flow(Fluent)和Static Structural，中间拖System Coupling，连线的时候Fluent的Setup连到System Coupling的Setup，Mechanical的Setup也连过去，数据传递在System Coupling里设。Fluent里流体域是管程和壳程，固体域在Mechanical里画，交界面在Fluent里是wall，在Mechanical里是fluid solid interface，两边命名要一致，名字对不上System Coupling里找不到region。单位统一用mm-tonne-s，Fluent里密度1e-9，导热45，比热4.6e8，Mechanical里弹性模量210000，热膨胀1.2e-5，泊松比0.3，对不上算出来位移差几个数量级。

Fluent稳态设置：能量方程开，湍流k-epsilon或者SST，入口速度1m/s，温度353K，出口pressure outlet，0Pa，壁面热条件耦合，流体和固体交界面设coupled wall，不要设恒定热流。收敛残差能量1e-8，连续性1e-5，监测出口温度和管壁平均温度，稳定200步就停。dat和cas存到D:\Workbench\heat_exchanger\fluent\，文件名带日期。

Static Structural里导入温度：Import Load→Fluent→选dat，选体温度，选面压力，温度载荷加到固体域所有体，压力加到流体接触面。材料铜，导热387，弹性模量110000，泊松比0.34，热膨胀1.7e-5，参考温度20度。约束管板固定，管子两端简支，算完看等效应力和总变形。最大应力在管板跟管子焊接处，350MPa，超过屈服，改成不锈钢316L，屈服205MPa，热膨胀1.6e-5，导热16，再算应力降到180MPa，安全系数1.1，勉强够。

双向System Coupling设置：耦合步长0.01s，总时间1s，每步最大迭代20，收敛判据1e-3。数据传递Fluent→Mechanical：Temperature，Force；Mechanical→Fluent：Displacement，Heat Flow。欠松弛因子0.7，力0.5，温度0.8。Fluent里动态网格不用开，管束变形小，用System Coupling的网格变形，Mechanical把位移传回来，Fluent的网格用diffusion光顺，弹簧常数0.5。耦合界面在Fluent里是system coupling wall，Mechanical里是fluid solid interface，两边名字heat_exchanger_interface。跑起来前几步温度传不过去，把System Coupling里的数据传递方向检查，Temperature从Fluent到Mechanical，Heat Flow从Mechanical到Fluent，两个都勾上，不勾默认只传力。

报错：System Coupling初始化失败，Fluent的case没保存，先保存再初始化。Mechanical报“remote boundary not found”，耦合界面名字不一致，Fluent里wall名字改了，Mechanical里没改。耦合步长太大，管子变形超过网格尺寸，负体积，步长从0.01降到0.001，或者用重叠网格包住管子。内存不够，Fluent和Mechanical同时开，32G吃满，把Mechanical的网格粗一点，或者单向先算，双向只跑最后几个工况。

D:\Workbench\heat_exchanger\下面那个双向算例跑了200个耦合步，管壁温度波动0.5K，应力波动5MPa，跟单向结果比应力高了8%，变形大了12%，双向的流场变化让局部换热系数重新分布，管壁温度更不均匀。下次把耦合步长从0.01改成0.005，欠松弛因子温度从0.8降到0.6，看应力波动会不会小一点，那个管板焊接处的网格尺寸是……

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