ansys流固耦合模态分析

ANSYS 14.0中Workbench提供了进行流固耦合（FSI）分析的模块，可以十分方便的对轴流叶轮机械进行气动载荷分析，包括最大变形量和等效应力分布。

1.进入ANSYS14.0 Workbench界面。

2.在左下角中的custom system模块中选择第一个流固耦合模块FSI：Fluid Flow(CFX)-staticstructural，双击。

3.屏幕中出现了FSI模块。

4.右击A5(solution)选择import solution，导入已经计算完毕的CFX结果.res文件。

5.导入结果后的界面如下图所示。

CFX部分已经完成了计算，所以不需要额外的设置。

6.双击B3（Geometry）进入结构分析的几何单元，初始单位选择meter。

7.导入一个叶片的几何实体，可以选择的几何文件类型很多，x_t、iges等等都可以。

在CFX中，我们通常计算的都是多个转子，多个叶片，但是在分析流固耦合时，只需导入自己关心的那个叶片就可以了。

8.然后点击Generate，就可以看到生成的叶片实体了。

8.关闭Geometry窗口回到Workbench截面，可以看到此时B3(Geometry)后已经变成了绿色的√，说明生成正确。

9.双击B4（model）进入。

可以看到Geometry、coordinate system、connections等项目前面已经是绿色的对号，不需要再进行设置。

10.单击mesh，在左下角的Details of mesh，如图进行设置。

10.右击mesh，选择generate mesh生成网格。

11.生成的叶片网格如图所示。

12.点击static structural ，选择工具栏中的support 下的fixed support，为叶片根部添加约束。

13.选中叶根面，点击左下角中的Apply，完成约束添加。

14.点击上工具栏中units，选择转速单位为RPM.15.如图所示添加转速16.按自己的算例输入转速。

ANSYS流固耦合分析成功的条件1.首先在建模和条件设置方面要按照这样的设置顺序：(1)选取流体单元，（打开keyopt（4）选项）,建立流体模型，注意此处挖去固体所占的空间，然后分区划分流体场网格（好像在ls_dyna里面不要挖去固体所占空间），注意靠近挖去空间的部分网格应该细小些，还有若要采用remesh在计算中重划网格，一定要使用三角形单元（所有流体场）(2)流体场模型建立完成后，首先要在流固耦合的边界上施加流体耦合标签FSI，然后在在流体场区域施加必要的边界条件，诸如位移约束，速度、压力等等。

然后设置求解流体场的时间步长、求解时间、流体属性,打开ALE选项（瞬态分析）网格重画属性等等(3)这样的工作完成后，进入/prep7，加入固体单元，设置固体材料属性，在挖去的部分建立固体模型，划分固体网格，在固体网格与流体场接触的固体边界上施加流体耦合标签FSI，注意要和前面的number相同。

(4)为固体实际必要的约束条件（看是固体推动流体还是流体推动固体）(5)设置固体求解的时间步长和求解结束时间(6)设置流固耦合属性，（看是固体推动流体还是流体推动固体），求解时间步长和求解时间，收敛准则，迭代次数等等。

(7)保存求解。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－总之，在流固耦合分析中，你最好要按着先流体后固体再耦合的属性设置顺序，流固耦合标签FSI要分别加在流固耦合边界的流体边界上和固体边界上，加在的顺序要按照上面所述。

在实际的建模中，流固耦合的边界上由于建模的原因会出现节点的重合现象，注意一定不要使用捏合节点的命令来将重合的节点变成一个，这个很重要。

固体单元一定要设置求解的时间步长和求解中止时间，时间步长一般和求解流体场和流固耦合的时间步长相等。

ALE＋remesh选项是解决瞬态流固耦合问题的一个很重要的方法，流固耦合一般要伴随着流体的形状改变和位置的移动，因此首先启动ALE选项使流体与固体的耦合边界保持一致并规则化流场内部由于挤压而畸变的网格，其次若网格畸变的过于严重，就要启动remesh选项重新划分网格单元。

ansys单向流固耦合步骤一、引言在工程领域中，单向流固耦合是一种常见的分析方法，用于研究流体与固体之间的相互作用。

而在ansys软件中，我们可以利用其强大的功能来进行单向流固耦合分析。

本文将介绍ansys中进行单向流固耦合分析的步骤。

二、建立流体模型在进行单向流固耦合分析之前，首先需要建立流体模型。

在ansys 中，我们可以通过几何建模工具来构建流体的几何模型。

可以根据实际情况选择不同的方法，如直接绘制、导入外部几何模型等。

三、设置流体属性在建立流体模型后，接下来需要设置流体的属性。

这包括流体的密度、粘度、流体模型等。

ansys提供了丰富的流体模型选项，如理想气体模型、不可压缩流体模型等。

根据实际情况选择合适的流体模型，并设置相应的参数。

四、建立固体模型在流体模型建立完成后，接下来需要建立固体模型。

在ansys中，我们可以利用几何建模工具来构建固体的几何模型。

可以根据实际情况选择不同的方法，如直接绘制、导入外部几何模型等。

五、设置固体属性在建立固体模型后，需要设置固体的材料属性。

这包括固体的弹性模量、泊松比、密度等。

ansys提供了多种材料模型选项，如线性弹性模型、非线性材料模型等。

根据实际情况选择合适的材料模型，并设置相应的参数。

六、设置边界条件在建立流体模型和固体模型后，接下来需要设置边界条件。

边界条件是指模型的边界上的约束条件和加载条件。

在单向流固耦合分析中，边界条件包括固体表面的约束条件和流体模型的入口和出口条件。

根据实际情况设置边界条件，并确保边界条件的准确性。

七、进行网格划分在设置边界条件后，需要对模型进行网格划分。

网格划分是指将模型划分为小的离散单元，以便进行数值计算。

在ansys中，我们可以利用网格划分工具对模型进行网格划分。

需要注意的是，网格划分的精度对分析结果有很大影响，因此需要根据实际情况选择合适的网格划分方法和参数。

八、设置求解器和求解参数在进行单向流固耦合分析之前，需要设置求解器和求解参数。

有问题可以发邮件给我一起讨论**************FSI流固耦合命令求解流固耦合问题使用ANSYS计算结构在水中的模态时, FLUID29,FLUID30单元分别用来模拟二维和三维流体部分,相应的结构模型则利用PLANE42单元和SOL ID45等单元来构造，其中，PLANE42和SOL ID45分别是用来构造二维和三维结构模型的单元。

FLUID30是流体声单元,主要用于模拟流体介质及流固耦合问题。

该单元有8 个节点,每个节点上有4 个自由度,分别是XYZ上3个方向位移自由度和1个压力自由度,为各向同性材料。

输入材料属性时,需要输入流体的材料密度(作为DENS 输入)及流体声速(作为SONC输入),流体粘性产生的损耗效应忽略不计。

FLUID29是FLUID30单元在二维上的简化，少了一个Z向的位移。

SOLID45单元用于构造三维实体结构。

单元通过8 个节点来定义,每个节点有3 个沿着XYZ方向平移的自由度。

PLANE42是SOLID45单元在二维上的简化。

在利用ANSYS建模分析时,流场域单元属性分为2种,由KEYOPT(2)(指定流体和结构分界面处结构是否存在) 控制,在流固耦合交界面上的单元KEYOPT(2) = 0 ,表示分界面处有结构,其他流体单元KEYOPT(2)=1,表示分界面处无结构。

流体-结构分界面通过面载荷标志出来,指定FSI label可以把分界面处的结构运动和流体压力耦合起来,分界面标志在分界面处的流体单元标出。

数值分析的步骤1) 建立流体单元的实体模型。

建立流体模型,需要确定流体域的范围,可以把无限边界流体简化成流体区域的半径为固体结构半径的10倍。

2) 标记流固耦合界面。

选取流体单元中流固交界面上的节点,执行FSI 命令,流固耦合交界面的处理:流体与固体是两个独立的实体,在划分单元时在两者交界面上的单元网格要划分一致,这样在交界面上的同一位置一般就有两个重合的节点,一个节点属于流体单元,一个节点属于固体单元,这两个重合节点在交界面的位移强制保持一致。

流固耦合FSI分析分析原理：流场采用CFX12，固体采用ANSYS12分别计算，通过界面耦合。

流体网格：流体部分采用HyperMesh9.0分网，按照流体分网步骤即可，没有特殊要求。

网格导出：CFX可以很好的支持Fluent的.cas格式。

直接导出这个格式即可。

流体的其余设置都在CFX-PRE中设置。

固体网格即设置：HyperMesh9.0划分固体网格。

设置边界条件，载荷选项，求解控制，导出.cdb文件。

实例练习：以CFX12实例CFX tutorial 23作为练习。

为节省时间，将计算时间缩短为2s。

网格划分：提取CFX tutorial 23中的实体模型到hm中，分别划分流体，固体网格。

分别导出为fluent的.cas格式和ansys的cdb格式。

流体网格如下：网格文件见:fluid.cas固体网格为：特别注意：做FSI分析时，ANSYS固体部分必须在BATCH下运行（即将.cdb文件导入ansys不需要任何操作就能直接计算出结果），所以导出的.CDB文件需要添加一个命令，在hm建立FSIN_1的set，以方便在.cdb中手动添加命令SF,FSIN_1,FSIN,1，具体位置在定义了节点集合FSIN_1之后。

另一个set：pressure用于施加压强。

这里还设置了一些控制卡片用于分析，当然也可以直接修改.cdb文件详细.cdb文件请参看plate.cdb将固体部分在ansys中计算一下，以确定没有问题。

通过ansys计算检查最大位移：最上面的点x向变形曲线至此，固体部分的计算文件已经准备好，流体网格需要导入CFX以进一步设置求解选项和耦合选项。

以下在CFX-PRE中进行设置由于固体模型已经生成，故不需要利用workbench，所以不必按照指南的做法。

启动workbench，拖动fluid flow(CFX)到工作区直接双击setup进入CFX-PRE 导入流体网格然后设置分析选项：注意：mechanical input file即是固体部分网格。

达尔文档DareDoc分享知识传播快乐ANSYS流固耦合分析实例命令流本资料来源于网络，仅供学习交流2015年10月达尔文档|DareDoc整理目录ANSYS流固耦合例子命令流............................................................................. 错误!未定义书签。

ANSYS流固耦合的方式 (3)一个流固耦合模态分析的例子1 (3)一个流固耦合模态分析的例子2 (4)一个流固耦合建模的例子 (7)一加筋板在水中的模态分析 (8)一圆环在水中的模态分析 (10)接触分析实例---包含初始间隙 (14)耦合小程序 (19)流固耦合练习 (21)一个流固耦合的例子 (22)使用物理环境法进行流固耦合的实例及讲解 (23)针对液面晃动问题，ANSYS/LS-DYNA提供三种方法 (30)1、流固耦合 (30)2、SPH算法 (34)3、ALE（接触算法） (38)脱硫塔于浆液耦合的分析 (42)ANSYS坝-库水流固耦合自振特性的例子 (47)空库时的INP文件 (47)满库时的INP文件 (49)计算结果 (52)ANSYS流固耦合的方式一般说来，ANSYS的流固耦合主要有4种方式：1，sequential这需要用户进行APDL编程进行流固耦合sequentia指的是顺序耦合以采用MpCCI为例,你可以利用ANSYS和一个第三方CFD产品执行流固耦合分析。

在这个方法中，基于网格的平行代码耦合界面(MpCCI) 将ANSYS和CFD程序耦合起来。

即使网格上存在差别，MpCCI也能够实现流固界面的数据转换。

ANSYS CD中包含有MpCCI库和一个相关实例。

关于该方法的详细信息，参见ANSYS Coupled-Field Analysis Guide中的Sequential Couplin2，FSI solver流固耦合的设置过程非常简单，推荐你使用这种方式3，multi-field solver这是FSI solver的扩展，你可以使用它实现流体，结构，热，电磁等的耦合4，直接采用特殊的单元进行直接耦合，耦合计算直接发生在单元刚度矩阵一个流固耦合模态分析的例子1这是一个流固耦合模态分析的典型事例，采用ANSYS/MECHANICAL可以完成。

达尔文档DareDoc分享知识传播快乐ANSYS流固耦合分析实例命令流本资料来源于网络，仅供学习交流2015年10月达尔文档|DareDoc整理目录ANSYS流固耦合例子命令流............................................................................. 错误!未定义书签。

ANSYS流固耦合的方式 (3)一个流固耦合模态分析的例子1 (3)一个流固耦合模态分析的例子2 (4)一个流固耦合建模的例子 (7)一加筋板在水中的模态分析 (8)一圆环在水中的模态分析 (10)接触分析实例---包含初始间隙 (14)耦合小程序 (19)流固耦合练习 (21)一个流固耦合的例子 (22)使用物理环境法进行流固耦合的实例及讲解 (23)针对液面晃动问题，ANSYS/LS-DYNA提供三种方法 (30)1、流固耦合 (30)2、SPH算法 (34)3、ALE（接触算法） (38)脱硫塔于浆液耦合的分析 (42)ANSYS坝-库水流固耦合自振特性的例子 (47)空库时的INP文件 (47)满库时的INP文件 (49)计算结果 (52)ANSYS流固耦合的方式一般说来，ANSYS的流固耦合主要有4种方式：1，sequential这需要用户进行APDL编程进行流固耦合sequentia指的是顺序耦合以采用MpCCI为例,你可以利用ANSYS和一个第三方CFD产品执行流固耦合分析。

在这个方法中，基于网格的平行代码耦合界面(MpCCI) 将ANSYS和CFD程序耦合起来。

即使网格上存在差别，MpCCI也能够实现流固界面的数据转换。

ANSYS CD中包含有MpCCI库和一个相关实例。

关于该方法的详细信息，参见ANSYS Coupled-Field Analysis Guide中的Sequential Couplin2，FSI solver流固耦合的设置过程非常简单，推荐你使用这种方式3，multi-field solver这是FSI solver的扩展，你可以使用它实现流体，结构，热，电磁等的耦合4，直接采用特殊的单元进行直接耦合，耦合计算直接发生在单元刚度矩阵一个流固耦合模态分析的例子1这是一个流固耦合模态分析的典型事例，采用ANSYS/MECHANICAL可以完成。

Ansys14 workbench血管流固耦合实例根据收集的一些资料，进行学习后，试着做了这个ansys14workbench的血管流固耦合模拟，感觉能够耦合上，仅是熟悉流固耦合分析过程，不一定正确，仅供参考，希望大家多讨论。

谢谢！1、先在proe5中建立血管与血液流体区的模型（两者装配起来），或者直接在workbench中建模。

图1 模型图2、新建工程。

在workbench中toolbox中选custom system，双击FSI: FluidFlow(fluent)->static structure.图2 计算工程3、修改engineering data，因为系统缺省材料是钢，需要构建血管材料，如图3所示。

先复制steel，而后修改密度1150kg/m3，杨氏模量4.5e8Pa，泊松比0.3，重新命名，最后在主菜单中点击“update project”保存.图3 修改工程材料4、模型导入，进入gemetry模块，import外部模型文件。

图4 模型导入图5、进入FLUENT网格划分。

在workbench工程视图中的Mesh上点击右键，选择Edit…，如图5所示，进入网格划分meshing界面，如图6所示。

我们这里需要去掉血管部分，只保留血液几何。

图5 进入网格划分图6 禁用血管模型6、设置网格方法。

默认是采用ICEM CFD进行网格划分，设置方式如图7所示，截面圆弧边分为12份，纵截面的边均分为10份，网格结果如图8所示。

另外在这个界面中要设置边界的几何面，如inlet、outlet、symmetry图7 设置网格划分方式图8 最终出网格图9 边界几何7、进入fluent图10 进入fluent关闭mesh，回到fluent工程窗口，右键点击setup，选择edit…，进入fluent。

这里设置瞬态计算，流体为血液（密度1060，动力粘度0.004pas），入口压力波动（用profile输入），出口压力0Pa，采用k-e湍流模型。

ANSYS流固耦合分析9.2 问题的描述（2）进入前处理器，定义所需的单元类型。

对于该问题而言，模型中只含有Plane 42一种单元，由于本计算是针对二维平面应变问题，因而需将Plane 42的KEYOPT(3)设置为2。

对应的命令流如下：/prep7et,1,plane42KEYOPT,1,3,2 !平面应变选项（3）定义模型中的材料参数。

模型中共有7种材料，包括基岩和不同饱和度下的滑体材参。

定义材参的命令如下：mp,ex,1,20e9 !岩体弹性模型mp,prxy,1,0.22 !岩体泊松比mp,dens,1,2600 !岩体密度mp,ex,2,3e9 !滑体初始参数mp,prxy,2,0.35mp,dens,2,2140mp,ex,3,2.7e9 !饱和度为35%mp,prxy,3,0.35mp,dens,3,2180mp,ex,4,2.4e9 !饱和度为50%mp,prxy,4,0.35mp,dens,4,2210mp,ex,5,2.1e9 !饱和度为65%mp,prxy,5,0.35mp,dens,5,2240mp,ex,6,1.8e9 !饱和度为80%mp,prxy,6,0.35mp,dens,6,2270mp,ex,7,1.5e9 !饱和度为100%的弹性模量mp,prxy,7,0.35 !饱和度为100%的泊松比mp,dens,7,2300 !饱和度为100%的密度save !存储数据库（4）建立几何模型并划分单元。

由于模型的几何形状较为复杂，故采用自底向上的建模方式，即先生成点，然后生成面，最后划分单元。

k,1,0,0,0 !根据坐标生成关键点k,2,0,505,0k,3,562,505,0k,,621,459,0k,,658,433,0k,,693,393,0k,,802,313,0k,,850,303,0k,,892,273,0k,,913,253,0k,,930,243,0k,,1034,233,0k,,1186,228,0k,,1216,223,0k,,1232,208,0*do,i,1,14 !以循环的方式创建直线，共画了14条l,i,i+1*enddok,16,660,387,0 !再创建关键点k,,770,248,0k,,827,230,0k,,888,217,0k,,930,216,0k,,1034,213,0k,,1186,209,0l,4,16 !再根据关键点创建直线l,16,17l,17,18l,18,19l,19,20l,20,21l,21,22l,22,15nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号k,23,1243,198,0 !再创建关键点k,,612,380,0k,,745,214,0k,,884,181,0k,,1242,174,0l,3,24 !再根据关键点创建直线l,24,25l,25,26l,26,27l,27,23l,23,15nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号k,28,1610,198,0 !再创建关键点k,,1610,0,0k,,1243,0,0k,,884,0,0k,,745,0,0k,,612,0,0l,6,16 !再根据关键点创建直线l,7,17l,8,18l,9,19l,11,20l,13,22l,16,24l,17,25l,19,26l,24,33l,25,32l,26,31l,27,30l,1,33l,30,31l,31,32l,32,33l,23,28l,28,29l,29,30saveal,4,5,15,29 !根据线创建面al,29,6,16,30al,7,17,30,31al,8,18,31,32al,9,10,19,32,33al,11,12,20,21,33,34al,13,14,22,34al,3,15,35,23al,35,16,24,36al,36,17,18,37,25al,19,20,21,22,26,27,28,37al,1,2,23,38,42al,38,39,24,45al,39,40,25,44al,40,41,26,43al,46,47,48,27,41allsel,all !选择所有元素type,1 !选择要划分单元的类型mat,1 !选择要划分单元的材料模型mshape,1,2d !设置成平面三角形单元mshkey,0 !设置成自由方式ESIZE,10,0, !设置单元大小amesh,1,11,1 !对面1到面11划分单元ESIZE,,, !设置单元大小为默认值allsel,all !选择所有元素amesh,12,16,1 !划分面12到16 savefinish!划分好后的有限元网格如图9-2所示。

ANSYS LS-DYNA流固耦合分析总结涉及的关键字有：1）单元算法的选择*SECTION_SOLID2）多物质单元定义*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP*ALE_REFERENCE_SYSTEM_GROUP*ALE_REFERENCE_SYSTEM_NODE*ALE_REFERENCE_SYSTEM_CURVE*ALE_REFERENCE_SYSTEM_SWITCH*SET_MULTI-MATERIAL_GROUP_LIST3）流固耦合定义*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID4）ALE算法选项控制*CONTROL_ALE5）流体材料定义*EOS_IDEAL_GAS*MAT_NULL（1）流固耦合的定义：（2）ALE算法选项控制（3）流体材料的定义材料的变形一般可分为2中类型：一种是变形中体积不变，一种是变形过程中体积发生变化。

因此应力张量可以分为两个部分：应力偏量和压力：对于任何材料，都可以用应力偏量与压力来描述它的应力张量。

在对流体材料处理的过程中，就需要同时使用两种方式来描述材料，用本构模型和状态方程来描述一种材料的特性：用本构模型来描述材料的偏应力，用状态方程EOS描述体积变形与压力间的关系。

3.1）在LS-DYNA中提供空材料模式*MAT_NULL用来描述具有流体行为的材料（如空气、水等）。

在材料模式本身提供本构模型来描述材料的偏应力（粘性应力），然后使用状态方程EOS来提供压力行为应力特性，这样就可同时提供材料整个的应力张量。

MU表示动力黏性系数，单位是Pa*s（压强*时间）3.2）对于每种状态方程，压力都可以表示为比体积与温度的函数方程：对于第一种状态方程：多线性状态方程，表示为：对于理想气体：对于理想气体，一般有初始压力，但在状态方程的参数中没有初始压力的输入项，需要将它转化为初始内能的输入，或者用P0=C0来输入。

初始内能的输入：水的多线性状态方程C1=2.2E6KPaC2=9.54E6KPaC3=1.457E7KPaC4=0.28C5=0.28水的GRUNEISEN状态方程单位: m kg s KMU——表示Dynamic viscosity coefficient u，单位是（Pa*s）C——单位是m/s，S1/S2与GAMAO表示比率，无单位。