下载文档原格式
CAE联盟论坛精品讲座系列基于MpCCI的Abaqus和Fluent流固耦合案例主讲人：mafuyin CAE联盟论坛总监摘要：通过MpCCI流固耦合接口程序，对某薄壁管道流动中的传热过程进行了Abaqus和Fluent相结合的流固耦合仿真分析。
信息介绍了从建模、设置到求解计算和后处理的全过程，对相关研究人员具有参考意义。
1 分析模型用三维建模软件solidworks建立了一个管径为1m的弯管，结构尺寸如图1a所示，管的结构如图1b所示，流体的模型如图1c所示。
值得注意的是，由于拓扑特征的原因，这样的管壁模型无法通过对圆环扫略直接生成，而需先通过对大圆的扫略生成实心的模型(类似于流体模型)，然后进行抽壳得到管壁的模型。
用同样的方法对大圆半径减去管壁厚度的圆进行扫略得到流体模型。
a. 尺寸关系b. 管壁结构c. 流体模型图1. 几何模型示意图图2. 流固耦合传热分析模型示意图内壁面(耦合面)速度入口v=6m/s; T in=600K外壁面压力出口P=0Pa；T out=300K由于管壁结构和流体的热学行为不同，传热系数等都不一样，所以属于典型的流固耦合传热问题，热学模型如图2所示。
即管的一端为流体速度入口，一端为压力出口，给定流体外壁面一个初始温度600K，流体入口速度为6m/s，温度为600K，出口相对大气压力为0Pa，出口温度为300K。
需要求解流体和管壁的温度场分布情况。
2 流体模型将图1c的流体模型以Step格式导入Fluent软件通常使用的前处理器Gambit中，如图3a所示。
设置求解器为，然后划分体网格，网格尺寸为100mm，类型为六面体单元，一共生成4895个体单元，网格如图3b所示。
a. 导入Gambit软件中的流体模型b. 流场的网格模型图3. 流体模型及网格示意图进行网格划分后，需定义边界条件，在Gambit软件中先分别定义速度入口(VELOCITY_INLET)、压力出口(PRESSURE_OUTLET)和壁面(Wall)三组边界条件，具体参数设置在Fluent软件中进行。
基于MpCCI 的Abaqus 和Fluent 流固耦合案例mafuyin摘要：通过MpCCI 流固耦合接口程序，对某薄壁管道流动中的传热过程进行了Abaqus 和Fluent 相结合的流固耦合仿真分析。
信息介绍了从建模、设置到求解计算和后处理的全过程，对相关研究人员具有参考意义。
1 分析模型用三维建模软件solidworks 建立了一个管径为1m 的弯管，结构尺寸如图1a 所示，管的结构如图1b 所示，流体的模型如图1c 所示。
值得注意的是，由于拓扑特征的原因，这样的管壁模型无法通过对圆环扫略直接生成，而需先通过对大圆的扫略生成实心的模型(类似于流体模型)，然后进行抽壳得到管壁的模型。
用同样的方法对大圆半径减去管壁厚度的圆进行扫略得到流体模型。
a. 尺寸关系b. 管壁结构c. 流体模型图1. 几何模型示意图图2. 流固耦合传热分析模型示意图内壁面(耦合面) 速度入口v=6m/s; T in =600K 外壁面压力出口 P=0Pa ；T out =300K由于管壁结构和流体的热学行为不同，传热系数等都不一样，所以属于典型的流固耦合传热问题，热学模型如图2所示。
即管的一端为流体速度入口，一端为压力出口，给定流体外壁面一个初始温度600K，流体入口速度为6m/s，温度为600K，出口相对大气压力为0Pa，出口温度为300K。
需要求解流体和管壁的温度场分布情况。
2 流体模型将图1c的流体模型以Step格式导入Fluent软件通常使用的前处理器Gambit 中，如图3a所示。
设置求解器为，然后划分体网格，网格尺寸为100mm，类型为六面体单元，一共生成4895个体单元，网格如图3b所示。
a. 导入Gambit软件中的流体模型b. 流场的网格模型图3. 流体模型及网格示意图进行网格划分后，需定义边界条件，在Gambit软件中先分别定义速度入口(VELOCITY_INLET)、压力出口(PRESSURE_OUTLET)和壁面(Wall)三组边界条件，具体参数设置在Fluent软件中进行。
说明：本例只应用于FLUENT14.0以上版本。
ANSYS 14.0是2011年底新推出的版本，在该版本中，加入了一个新的模块System Coupling，目前只能用于fluent与ansys mechanical的双向流固耦合计算。
官方文档中有介绍说以后会逐渐添加对其它求解器的支持，不过这不重要，重要的是现在FLUENT终于可以不用借助第三方软件进行双向流固耦合计算了，个人认为这是新版本一个不小的改进。
模块及数据传递方式如下图所示。
一、几何准备流固耦合计算的模型准备与单独的流体计算不同，它需要同时创建流体模型与固体模型。
在geometry模块中同时创建流体模型与固体模型。
到后面流体模型或固体模块中再进行模型禁用处理。
模型中的尺寸：v1:32mm，h2:120mm，h5:60mm，h3:3mm，v4:15mm。
由于流体计算中需要进行动网格设置，因此推荐使用四面体网格。
当然如果挡板刚度很大网格变形很小时，可以使用六面体网格，划分六面体网格可以先将几何进行slice切割。
这里对流体区域网格划分六面体网格，固体域同样划分六面体网格。
二、流体部分设置1、网格划分双击B3单元格，进入meshing模块进行网格划分。
禁用固体部分几何。
设定各相关部分的尺寸，由于固体区域几何较为整齐，因此在切割后只需设定一个全局尺寸即可划分全六面体网格。
这里设定全局尺寸为1mm。
划分网格后如下图所示。
2、进行边界命名，以方便在fluent中进行边界条件设置设置左侧面为速度进口velocity inlet，右侧面为自由出流outflow，上侧面为壁面边界wall_top，正对的两侧面为壁面边界wall_side1与wall_side2（这两个边界在动网格设定中为变形域），设定与固体交界面为壁面边界（该边界在动网格中设定为system coupling类型）。
操作方式：选择对应的表面，点击右键，选择菜单create named selection，然后输入相应的边界名称。
基于流固耦合仿真的小型轴流风扇优化设计许名珞【摘要】为了解决某初步设计的轴流吹风机出风口流量较小的问题，本文对轴流风扇了进行优化设计，最终将风扇叶片翼型由NACA4409翼型改为AH79-100C 翼型，叶片安装角由30°增大为32.5°，设计叶片后弯角为8°。
基于计算流体力学理论，建立了轴流吹风机流场和轴流风扇风道流场的数值计算模型，运用Fluent 软件进行流场数值仿真。
基于 ANSYS 软件的Workbench平台，利用流固耦合仿真分析方法对优化后的轴流风扇进行结构分析，校核了新风扇的强度。
数值仿真结果表明：仿真结果与企业实验测试结果相符，优化后的轴流吹风机出口流量较优化前增加了10.59%，新风扇轴功率满足企业要求，强度也满足设计要求，总体达到了优化目标。
%In order to address the small outlet flowrate issue of a preliminary designed axial flow fan, this paper optimizes the axial-flow fan, changed the airfoil of fan blades from NACA4409 to AH79-100C, increased the blades setting angle from 30 to 32.5 degrees, and designed the blade back-bending angle of 8 degrees. Based on the theory of computational fluid dynamics, a numerical model to compute the air-flow field and the axial-flow fan duct is set up and Fluent software is used to numerically simulate on flow field. Based on the ANSYS Workbench Platform, structural analysis for the optimized axial-flow fan using fluid-structure interaction simulation method is made, and the strength of the new fan is checked. The simulation results show that simulation results coincide with enterprise test results, the outlet flowrate of the optimized axial flow fan increased 10.59%, the shaft power of new axial-flow fan meets enterpriserequirements, the strength also meets the design requirements, and the optimization goals are achieved.【期刊名称】《风机技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P28-32,37)【关键词】轴流风扇;翼型;后弯角;计算流体力学;流固耦合;优化;强度校核【作者】许名珞【作者单位】东南大学机械工程学院【正文语种】中文【中图分类】TH432.1;TK05轴流风扇作为一种通用叶轮机械，被广泛应用在生产生活的各个行业。
ansys流固耦合案例1. Ansys流固耦合案例：热沉设计热沉是一种用于散热的设备，通常用于电子设备中，以降低温度并保护设备不受过热损坏。
在设计热沉时，流体流动和热传导是两个重要的物理过程。
Ansys流固耦合可以帮助工程师模拟和优化热沉的设计。
在这个案例中，我们考虑了一个由铝合金制成的热沉。
热沉的底部与电子设备紧密接触，通过流体流动和热传导来吸收和传递热量。
通过使用Ansys的流固耦合模块，我们可以解决以下问题：1) 流体流动模拟：我们可以使用Ansys Fluent模块模拟流体在热沉内部的流动情况。
通过设定合适的边界条件和材料属性，我们可以计算出流体的速度场和压力场。
2) 热传导模拟：我们可以使用Ansys Mechanical模块模拟热沉内部的热传导过程。
通过设定热源和材料属性，我们可以计算出热沉内部的温度分布。
3) 流固耦合模拟：在流体流动和热传导模拟的基础上，我们可以使用Ansys的流固耦合模块将二者结合起来。
通过设定合适的耦合条件，我们可以模拟出流体对热沉的冷却效果，并计算出热沉的最终温度分布。
通过这个案例，我们可以优化热沉的设计，以达到更好的散热效果。
我们可以调整热沉的几何形状、材料属性和流体流动条件，以最大程度地提高散热效率，并确保电子设备的正常运行。
2. Ansys流固耦合案例：风力发电机叶片设计风力发电机叶片是将风能转化为机械能的关键部件。
在设计风力发电机叶片时，流体力学和结构力学是两个重要的物理过程。
Ansys 流固耦合可以帮助工程师模拟和优化叶片的设计。
在这个案例中，我们考虑了一个三叶式风力发电机叶片。
叶片由复合材料制成，通过受风力作用，将机械能传递给发电机。
通过使用Ansys的流固耦合模块，我们可以解决以下问题：1) 风场模拟：我们可以使用Ansys Fluent模块模拟风力对叶片的作用。
通过设定合适的边界条件和材料属性，我们可以计算出风场的速度场和压力场。
2) 结构分析：我们可以使用Ansys Mechanical模块模拟叶片的结构响应。
双向流固耦合实例（Fluent与structure）说明：本例只应用于FLUENT14.0以上版本。
ANSYS 14.0是2011年底新推出的版本，在该版本中，加入了一个新的模块System Coupling，目前只能用于fluent与ansys mechanical的双向流固耦合计算。
官方文档中有介绍说以后会逐渐添加对其它求解器的支持，不过这不重要，重要的是现在FLUENT终于可以不用借助第三方软件进行双向流固耦合计算了，个人认为这是新版本一个不小的改进。
模块及数据传递方式如下图所示。
一、几何准备流固耦合计算的模型准备与单独的流体计算不同，它需要同时创建流体模型与固体模型。
在geometry模块中同时创建流体模型与固体模型。
到后面流体模型或固体模块中再进行模型禁用处理。
模型中的尺寸：v1:32mm，h2:120mm，h5:60mm，h3:3mm，v4:15mm。
由于流体计算中需要进行动网格设置，因此推荐使用四面体网格。
当然如果挡板刚度很大网格变形很小时，可以使用六面体网格，划分六面体网格可以先将几何进行slice切割。
这里对流体区域网格划分六面体网格，固体域同样划分六面体网格。
二、流体部分设置1、网格划分双击B3单元格，进入meshing模块进行网格划分。
禁用固体部分几何。
设定各相关部分的尺寸，由于固体区域几何较为整齐，因此在切割后只需设定一个全局尺寸即可划分全六面体网格。
这里设定全局尺寸为1mm。
划分网格后如下图所示。
2、进行边界命名，以方便在fluent中进行边界条件设置设置左侧面为速度进口velocity inlet，右侧面为自由出流outflow，上侧面为壁面边界wall_top，正对的两侧面为壁面边界wall_side1与wall_side2（这两个边界在动网格设定中为变形域），设定与固体交界面为壁面边界（该边界在动网格中设定为system coupling类型）。
操作方式：选择对应的表面，点击右键，选择菜单create named selection，然后输入相应的边界名称。
【流体】Fluent双向流固耦合实例-竖板震荡仿真此案例是ANSYS自带帮助文档里，关于双向流固耦合仿真的例子，作为耦合仿真入门的案例，是挺不错的。
本文仿真软件：Transient Structural + Fluent案例描述：高1m，厚度0.06m的弹性板固定在地面上，在开始的0.5s时间内，对板一面施加100Pa的力，板子受力后弯曲。
然后撤销力，板子会回弹不断震荡。
四周是无风状态。
现在仿真此板子的受力运动过程引起附近空气的震荡，以及空气阻力对版子运动状态的影响。
一、Workbench平台搭建启动workbench软件，在软件左侧的Toolbox中调出三个模块到软件右侧的Project Schematic窗口中：Transient Structural ，Fluid Flow (Fluent)以及System Coupling。
它们之间的数据连接如下图所示。
二、固体力学仿真2.1 在workbench界面，双击A2 Engineering Data。
在打开的软件界面中，在A4单元格输入新材料名字“plane”，然后将左侧Toolbox的Density和Isotropic Elasticity两个属性用鼠标左键拖进A4单元格“plane”中，在软件正下方出现这两个参数设置。
将新建的plane材料设置为默认的固体材料。
右键A4单元格“plane”>“Default Solid Material For Model”。
然后关闭Engineering Data软件界面，返回workbench界面。
2.2 导入几何。
鼠标右键A3 Geometry >Import Geometry > Browse，打开“oscillating_plate.agdb”几何文件所在位置并导入。
几何文件在文末有下载链接。
然后双击打开A3 Geometry，进入Geometry软件界面。
生成几何并Suppress流体域“Fluid”。
FLUENT流固耦合传热设置问题
看到很多网友对于fluent里模拟流固耦合传热（同时有对流和导热）有很多疑问，下面说说我的解决方法。
1，首先要分清你的问题是否是流固耦合传热。
（1）如果你的传热问题只是流体与固体壁面的传热，不涉及到固体壁面内部的导热，那么这就是一个对流传热问题，不是流固耦合传热问题，
这时候你只需要设置壁面的对流换热系数即可。
如下图
注意右边这几个参数的含义：从上往下依次为：壁面外部的对流传热系数；外部流体温度；壁面厚度；壁面单位体积发热率。
这里没有内部流体的对流传热设置，因为fluent会根据流体温度以及壁面温度，利用能量守恒，自动计算内壁流体与壁面的对流换热情况。
（2）流固耦合传热问题。
在建模的时候你应该定义两个区域，流体区域和固体区域，并且在切割区域的时候，你应该选中connect，如下图所
示
边界条件设置：交界面为wall。
在导入fluent以后，fluent就会自动生成wall-shadow。
这样在流固交界面上就生成了一对耦合的面，如下图所示，。
2，耦合传热设置问题
（1）首先就是求解器的设置问题，应该选择耦合求解器，虽然计算速度会慢一些，但是这更符合实际情况，更容易收敛，误差更小。
如果是非
稳态过程还应选择unsteady。
如下图所示
（2）交界面设置问题，这个是关键。
不用过多的设置只需要选择coupled。
这样fluent就会自动计算耦合面的传热问题。
如下图所示
（3）当然还要选择能量方程。
其他诸如湍流模型、材料设置、进出口条件等等，需要你根据实际情况设定，这里不再雷述。
说明：本例只应用于FLUENT14.0以上版本。
ANSYS 14.0是2011年底新推出的版本，在该版本中，加入了一个新的模块System Coupling，目前只能用于fluent与ansys mechanical的双向流固耦合计算。
官方文档中有介绍说以后会逐渐添加对其它求解器的支持，不过这不重要，重要的是现在FLUENT终于可以不用借助第三方软件进行双向流固耦合计算了，个人认为这是新版本一个不小的改进。
模块及数据传递方式如下图所示。
一、几何准备流固耦合计算的模型准备与单独的流体计算不同，它需要同时创建流体模型与固体模型。
在geometry模块中同时创建流体模型与固体模型。
到后面流体模型或固体模块中再进行模型禁用处理。
模型中的尺寸：v1:32mm，h2:120mm，h5:60mm，h3:3mm，v4:15mm。
由于流体计算中需要进行动网格设置，因此推荐使用四面体网格。
当然如果挡板刚度很大网格变形很小时，可以使用六面体网格，划分六面体网格可以先将几何进行slice切割。
这里对流体区域网格划分六面体网格，固体域同样划分六面体网格。
二、流体部分设置1、网格划分双击B3单元格，进入meshing模块进行网格划分。
禁用固体部分几何。
设定各相关部分的尺寸，由于固体区域几何较为整齐，因此在切割后只需设定一个全局尺寸即可划分全六面体网格。
这里设定全局尺寸为1mm。
划分网格后如下图所示。
2、进行边界命名，以方便在fluent中进行边界条件设置设置左侧面为速度进口velocity inlet，右侧面为自由出流outflow，上侧面为壁面边界wall_top，正对的两侧面为壁面边界wall_side1与wall_side2（这两个边界在动网格设定中为变形域），设定与固体交界面为壁面边界（该边界在动网格中设定为system coupling类型）。
操作方式：选择对应的表面，点击右键，选择菜单create named selection，然后输入相应的边界名称。
![【Fluent案例】11：流固耦合[2]](https://img.taocdn.com/s1/m/ccf85bcd85254b35eefdc8d376eeaeaad0f31643.png)
【Fluent案例】11：流固耦合[2]上文获取到U型管最大Y方向振动振型所对应的频率为50.4Hz。
本文接上文继续。
1瞬态结构计算设置•Workbench界面中，双击B5单元格进入Transient Structural•右键选择模型树节点Transient，选择弹出菜单Insert → Fixed Support•选择管道进出口两侧最外圈的两个圆边，施加固定约束•右键选择模型树节点Transient，选择弹出菜单Insert →Displacement，属性窗口中，Geometry设置为图中所示选择面•选择Y Component设置框右侧的箭头按钮，选择Function，设置Y Component为0.000025*sin(50.4*360*time)•选择模型树节点Analysis Settings，属性窗口中设置Auto Time Stepping为Off，设置Step End Time为0.1s，设置Time Step为5e-4 s•右键点击模型树节点Transient，选择弹出菜单Insert →Fluid Solid Interface•属性窗口中设置Scoping Method为Named Selection，设置Named Selection为fsi_solid•右键选中模型树节点Solution，选择弹出菜单Insert → Deformation → Directional•属性窗口中，设置Scoping Method为Named Selection，设置Named Selection为Node1，设置Orientation为Y Axis•相同的步骤，插入Node2关闭Transient Structural，返回Workbench。
2稳态Fluent设置先进行稳态Fluent设置，将稳态计算结果作为初始值。
•双击C4单元格，以Double Precision方式启动Fluent•右键选中模型树节点Viscous，选择弹出菜单Model → SST k-omega启用SST k-w湍流模型•右键选择模型树节点Materials > Fluid，选择弹出菜单New…，在材料数据库中添加介质water-liquid，修改其密度Density为1000 kg/m3•右键选择模型树节点Cell Zone Conditions，选择弹出菜单Edit…，弹出计算域设置对话框•在弹出的对话框中设置Material Name为water-liquid•右键选择模型树节点Boundary > inlet，选择右键菜单Edit…，弹出边界条件设置对话框•在对话框中设置velocity Magnitude为20 m/s，设置Specification Method为Intensity and Hydraulic Diameter，设置Turbulent Intensity为1%，设置Hydraulic Diameter为0.02 m•设置outlet边界，如下图所示•双击模型树节点Solution > Method，右侧面板中设置Pressure-Velocity Coupling Scheme为Coupled，激活选项Pseudo Transient及High Order Term Relaxation•右键选择模型树节点Solution > Initialization，选择弹出菜单Initialize进行初始化•鼠标双击模型树节点Solution > Run Calculation，右侧面板中设置Number of Iterations为200，点击按钮Calculate进行计算•关闭Fluent返回Workbench3数据连接•Workbench中，复制Fluent组件，如下图所示•采用如下图所示的数据连接•添加System Coupling模块，并连接B5与D4单元格，如下图所示4瞬态Fluent设置•双击D5单元格进入Fluent•双击模型树节点General，右侧面板中设置Time为Transient•双击模型树节点Dynamic Mesh，右侧面板中激活选项Dynamic Mesh，点击下方按钮Settings…，在弹出的对话框中设置Method为Diffusion，设置Diffusion Parameter为1，点击OK按钮关闭对话框•点击Dynamic Mesh Zones下方的Create/Edit…按钮，在弹出的对话框中选择Zone Name为fsi_fluid，设置其Type为System Coupling，点击Create按钮创建动网格区域•双击模型树节点Run Calculation，右侧面板中设置Number of Time Steps为1，设置Max Iterations/Time Step为5注：这里其实可以随便设，反正Fluent 计算所采用的时间步和时间步长受systemcoupling控制•关闭Fluent，返回至Workbench•右键点击B5单元格，选择菜单Update更新组件5System Coupling设置•双击E2单元格进入System Coupling设置窗口•选中Analysis Settings，下方窗口中设置End Time为0.1 s，设置Step Size为0.0005 s，如下图所示•按住键盘ctrl键同时选择Fluid Solid Interface及fsi_fluid，选择右键菜单项Create Data Transfer•关闭System Coupling设置界面，返回至Workbench界面•右键选择E3单元格，选择菜单项Update进行求解求解时间较长，可能需要等待一两个小时。
一两端带法兰弯管置于大空间内，管外壁与空气发生自然对流换热；内通烟气并与管内壁发生强制对流换热。
结构和尺寸及其它条件如图。
计算任务为用计算流体力学/计算传热学软件Fluent求解包括管内流体和管壁固体在内的温度分布，其中管壁分别采用薄壁和实体壁两种方法处理。
所需的边界条件采用对流换热实验关联式计算。
要求在发动机数值仿真实验室的计算机上完成建立几何模型、生成计算网格、建立计算模型、提交求解、和结果后处理等步骤，并分别撰写计算任务的报告，计算报告用计算机打印。
计算报告包括以下与计算任务相关的项目和内容：(1) ............................... 传热过程简要描述包括传热方式、流动类型等；(2)计算方案分析包括所求解的控制方程及其简化、边界条件及其确定方法和主要计算过程；(3)计算网格简报包括网格划分方案、单元拓扑、单元和节点数量、网格质量等；(4)计算模型描述包括流体物性、边界条件、湍流模型、辐射模型及近壁处理等；(5)求解过程简报包括求解方法、离散格式、迭代过程监控、收敛准则等；(6) ................................................ 计算结果及分析给出下列图表和数据：纵剖面和中间弯管45°方向横剖面上的温度、温度梯度、速度分布图，以及法兰和中间弯管处的局部放大图。
管内壁面上的温度、热流密度和表面传热系数分布，包括三维分布和沿管长度方向上的分布。
..................................................................................................... 总热流量。
由2种数值计算方法求得管内外烟气和空气之间换热的平均传热系数和烟气出口温度，并与工程算法得到的数值对比。
1、传热过程简述计算任务为用计算流体力学/计算传热学软件Fluent 求解通有烟气的法兰弯管包括管内流体和管壁固体在内的温度分布，其中管壁分别采用薄壁和实体壁两种方法处理。
CAE联盟论坛精品讲座系列基于MpCCI的Abaqus和Fluent流固耦合案例主讲人：mafuyin CAE联盟论坛总监摘要：通过MpCCI流固耦合接口程序，对某薄壁管道流动中的传热过程进行了Abaqus和Fluent相结合的流固耦合仿真分析。
信息介绍了从建模、设置到求解计算和后处理的全过程，对相关研究人员具有参考意义。
1 分析模型用三维建模软件solidworks建立了一个管径为1m的弯管，结构尺寸如图1a所示，管的结构如图1b所示，流体的模型如图1c所示。
值得注意的是，由于拓扑特征的原因，这样的管壁模型无法通过对圆环扫略直接生成，而需先通过对大圆的扫略生成实心的模型(类似于流体模型)，然后进行抽壳得到管壁的模型。
用同样的方法对大圆半径减去管壁厚度的圆进行扫略得到流体模型。
a. 尺寸关系b. 管壁结构c. 流体模型图1. 几何模型示意图图2. 流固耦合传热分析模型示意图内壁面(耦合面)速度入口v=6m/s; T in=600K外壁面压力出口P=0Pa；T out=300K由于管壁结构和流体的热学行为不同，传热系数等都不一样，所以属于典型的流固耦合传热问题，热学模型如图2所示。
即管的一端为流体速度入口，一端为压力出口，给定流体外壁面一个初始温度600K，流体入口速度为6m/s，温度为600K，出口相对大气压力为0Pa，出口温度为300K。
需要求解流体和管壁的温度场分布情况。
2 流体模型将图1c的流体模型以Step格式导入Fluent软件通常使用的前处理器Gambit中，如图3a所示。
设置求解器为，然后划分体网格，网格尺寸为100mm，类型为六面体单元，一共生成4895个体单元，网格如图3b所示。
a. 导入Gambit软件中的流体模型b. 流场的网格模型图3. 流体模型及网格示意图进行网格划分后，需定义边界条件，在Gambit软件中先分别定义速度入口(VELOCITY_INLET)、压力出口(PRESSURE_OUTLET)和壁面(Wall)三组边界条件，具体参数设置在Fluent软件中进行。
Fluent流固耦合传热算例介绍在工程领域中，流固耦合传热是一个重要的研究领域。
通过数值模拟方法，我们可以对流体和固体之间的传热过程进行分析和优化。
Fluent是一种常用的流体动力学软件，可以用于模拟流体的运动和传热。
本文将介绍一个关于Fluent流固耦合传热的算例，讨论其原理、步骤和结果分析。
算例背景我们以一个热交换器为例来进行流固耦合传热的模拟。
热交换器是一种常见的设备，用于将热量从一个流体传递到另一个流体，常见于工业生产和能源系统中。
通过模拟热交换器的传热过程，我们可以更好地了解其工作原理，优化设计，并提高其传热效率。
模型建立几何模型首先，我们需要建立热交换器的几何模型。
根据具体的热交换器类型和尺寸，我们可以使用CAD软件绘制出几何模型，并导入到Fluent中进行后续的模拟分析。
边界条件在模拟中，我们需要设置合适的边界条件来模拟实际工况。
对于热交换器的模拟，我们通常需要设置流体的入口温度、出口温度、流速等参数，以及固体壁面的温度和热传导系数。
数值模拟流体模拟在进行流固耦合传热模拟之前，我们首先需要进行流体模拟。
通过Fluent软件，我们可以对流体的运动进行数值模拟，并得到流体的速度场、压力场等关键参数。
在热交换器模拟中，我们需要注意流体的流动特性，如湍流、层流等，以及流体的物性参数，如密度、粘度等。
固体传热模拟在得到流体模拟的结果后，我们可以将其作为固体传热模拟的边界条件。
通过设置固体壁面的温度和热传导系数，我们可以模拟固体的传热过程。
在热交换器模拟中，我们通常关注固体的温度分布、热流密度等参数。
流固耦合模拟最后，我们将流体模拟和固体传热模拟结合起来，进行流固耦合传热模拟。
在Fluent中，我们可以通过设置合适的耦合算法和迭代步长，将流体和固体的传热过程耦合起来。
通过迭代计算，我们可以得到流体和固体的传热过程，并分析其传热特性和效率。
结果分析通过流固耦合传热模拟，我们可以得到丰富的结果数据，如流体的速度场、压力场，固体的温度分布、热流密度等。
fluent流固耦合传热算例一、流固耦合传热概念介绍流固耦合传热是指在流体与固体之间，由于温度差异导致的热量传递过程。
在这种传热方式中，流体与固体的温度分布、热应力以及流动状态均会相互影响，使得传热过程变得复杂。
流固耦合传热在工程领域具有广泛的应用，如航空航天、汽车制造、能源化工等行业。
二、流固耦合传热算例背景及意义本文将围绕一个具体的流固耦合传热算例进行阐述，以揭示这种传热方式在不同条件下的规律。
通过分析算例，我们将更好地理解流固耦合传热过程，为实际工程问题提供理论依据。
三、算例具体内容与分析本算例考虑一个二维矩形通道，通道内充满流体，流体与通道壁之间存在温度差。
通道的宽度和高度分别为a和b，流体在通道内沿x方向流动，温度沿y方向分布。
我们假设流体为牛顿流体，通道壁为恒温壁，通道左边界温度为T1，右边界温度为T2。
根据热力学原理，流体在通道内传输热量的大小与流速、流体比热容、通道长度、宽度和温度差有关。
在本算例中，我们通过数值模拟方法求解流固耦合传热方程。
首先，对流体域进行网格划分，然后采用有限元方法求解流体域的热传导方程；接着，根据流体域的温度分布，计算流体的热流密度；最后，根据流体的热流密度和通道壁的温度分布，求解固体域的热传导方程。
四、结果讨论与启示通过分析算例，我们可以得到以下结论：1.在流速一定时，通道宽度对流固耦合传热效果有显著影响。
宽度越大，传热效果越好。
2.在通道宽度一定时，流速对流固耦合传热效果有明显规律。
流速越大，传热效果越好，但增速逐渐减缓。
3.流固耦合传热过程中，流体与通道壁的温度分布存在一定的差异，这有利于提高传热效果。
4.通过对流固耦合传热算例的研究，我们可以为实际工程中的热管理问题提供理论指导，如优化通道设计、提高传热设备效率等。
总之，本文通过对流固耦合传热算例的研究，揭示了流速、通道宽度等因素对传热效果的影响规律。
这些结论为实际工程问题提供了有益的参考，有助于提高传热设备的性能和效率。
基于Fluent流固耦合的电机控制器功率器件结温仿真分析张鑫磊;应龙;韩昌亮;徐建全;雷学国
【期刊名称】《机电技术》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块是电机控制器的核心部件,在工程应用中,常由于结温过高导致器件损毁,对控制器的可靠性影响重大。
为探究IGBT模块内部的温度场分布,文章进行了损耗建模,并通过Fluent软件进行了结温估算。
在控制器额定工况下,IGBT芯片最高结温约为113℃,IGBT与二极管芯片最高温度差接近10℃。
同时分析了冷却液流速变化对电机控制器散热性能的影响,根据芯片最高温度及进出口压降,确定冷却液流速在1~2 m/s范围内为最佳区间,为电机控制器的散热性能设计提供参考依据。
【总页数】6页(P47-51)
【作者】张鑫磊;应龙;韩昌亮;徐建全;雷学国
【作者单位】福建农林大学机电工程学院;福建万润新能源科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U469.72
【相关文献】
1.应用CFD流固耦合热分析车用高功率密度电机的水冷系统
2.空调控制器中功率器件的结温仿真分析
3.基于流固耦合的磁悬浮透平膨胀发电机冷却与温升特性仿真研究
4.基于流固耦合的高速永磁电机多物理场仿真分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
