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基于 ANSYS Workbench 的输流管路流固耦合振动分析孙中成;张乐迪;张显余;马文浩【摘要】According to the fluid-filled straight pipe axial and lateral vibration linear differential equations, the axial and lat-eral vibration transfer matrix of fluid-filled straight pipe are deduced, and the natural frequency is obtained by numerical cal-culation. The two results are identical, when the calculated results comparing with the ANSYS Workbench simulation results. The accuracy of the calculated results is proved. Finally, the different effects of the natural frequency are analyzed which con-sidering the fluid-structure interaction effects or not in different constrain, and bring to the appropriate conclusion.%通过输流直管路轴向和横向振动的线性微分方程，推导出了输流管路轴向及横向振动的传递矩阵；对某直管模型进行数值分析计算得到了管路的各阶固有频率，计算结果与 ANSYS Workbench 仿真结果进行对比，二者计算结果吻合良好，验证了计算结果的准确性；最后，分析了不同约束条件、考虑和不考虑流固耦合作用下对管路固有频率的影响，并得出相应的结论。
ANSYS Workbench LS-DYNA流固耦合方法应用贮液容器（含塑料瓶）广泛应用于化工、食品包装、储运等领域。
由于容器（含塑料瓶）在运输和使用过程中常常会因为跌落或碰撞冲击导致破损而造成损失和污染，因此，研究贮液容器（含塑料瓶）在跌落碰撞过程中的力学行为，对认识容器（含塑料瓶）跌落碰撞损伤机理，优化容器（含塑料瓶）结构，提高其安全性和使用价值意义重大。
．贮液容器的跌落是一个典型的流固耦合问题，可采用LS-DYNA的ALE算法（任意拉格朗日欧拉算法）进行模拟。
下面以一个封闭的装水水箱为例，介绍ANSYS Workbench LS-DYNA分析此类型跌落问题的方法和步骤：1.建立几何模型调用ANSYS Workbench中的LS-DYNA模块，如图1所示。
然后使用ANSYS的CAD工具DesignModeler建立几何模型，如图2所示。
图1 调用Workbench LS-DYNA 图2 DesignModeler中建立几何模型2.生成K文件双击进入“Model”后，对模型进行网格划分、边界条件设置、速度设置和分析设置，如图3所示。
设置完成后点击“solve”求解，生成K文件，如图4所示。
图3 调用Workbench LS-DYNA 图4 DesignModeler中建立几何模型3.编辑K文件通过Workbench LS-DYNA生成的K文件中关键字是不够完善的，并不能直接递交LS-DYNA求解器进行求解。
K文件中所欠缺的一些关键字，在流固耦合分析中是必不可少的，如空材料的定义、跟随坐标系的定义、空白域的定义以及状态方程的定义等。
3.1 重要关键字释义（1）LS-DYNA程序提供了运动的多物质ALE网格，可以方便地为多物质ALE算法定义跟随坐标系*ALE_REFERENCE_SYSTEM_NODE*ALE_REFERENCE_SYSTEM_GROUP（2）定义空材料和状态方程的关键字*MAT_NULL *EOS（3）初始化空白域的关键字*INITIAL_VOID_PART（4）结构和流体之间耦合的关键字*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID（5）单元算法定义（单点积分的单物质加空白材料）的关键字*SECTION_SOLID_ALE ELF0RM=12（6）在重力作用下产生下落的关键字*LOAD_BODY……3.2关键字编辑方法关键字的编辑或修改一般有两种方法，一种是直接在ls-prepost中对关键字进行编辑设置，如图5所示；另一种是在文本编辑器UltraEdit中对关键字进行编辑或修改，如图6所示。
ansys流固耦合案例流固耦合是指流体和固体之间相互作用的一种现象，也是工程实际中经常遇到的一种情况。
在ANSYS软件中，可以通过流固耦合分析来模拟和研究这种相互作用。
下面列举了10个符合要求的ANSYS 流固耦合案例。
1. 水流对桥梁的冲击分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究水流对桥梁结构的冲击力和应力分布情况，以评估桥梁的稳定性。
2. 水下管道的流固耦合分析：通过ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟水下管道在水流作用下的应力和变形情况，以确定管道的安全性能。
3. 水泵的流固耦合分析：利用ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟水泵在工作状态下的流体流动和叶轮的应力分布，以优化水泵的设计。
4. 风力发电机叶片的流固耦合分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究风力发电机叶片在风力作用下的变形和应力分布情况，以提高叶片的性能和可靠性。
5. 汽车底盘的流固耦合分析：利用ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟汽车底盘在行驶过程中的气动力和振动响应，以改善车辆的稳定性和乘坐舒适性。
6. 船舶结构的流固耦合分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究船舶结构在船体运动和海洋波浪作用下的应力和变形情况，以提高船舶的稳定性和安全性。
7. 石油钻井过程中的流固耦合分析：利用ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟石油钻井过程中的井筒流体流动和井壁的应力分布，以优化钻井工艺和提高钻井效率。
8. 液压缸的流固耦合分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究液压缸在工作过程中的液体流动和缸体的应力分布情况，以提高液压缸的性能和可靠性。
9. 燃烧室的流固耦合分析：利用ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟燃烧室内燃烧过程中的流体流动和壁面的热应力分布，以改善燃烧室的燃烧效率和寿命。
10. 水轮机的流固耦合分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究水轮机叶片在水流作用下的变形和应力分布情况，以提高水轮机的转换效率和可靠性。
以上是符合要求的10个ANSYS流固耦合分析案例，这些案例涵盖了不同领域和不同类型的流固耦合问题，可以帮助工程师和设计师更好地理解和解决实际工程中的流固耦合问题。
基于ANSYSWorkbench的流固耦合计算研究及工程应用基于ANSYS Workbench的流固耦合计算研究及工程应用引言：随着工程技术的不断发展，流固耦合计算在众多领域得到了广泛的应用。
流固耦合计算是指流体力学和固体力学的耦合分析，用于研究流体与固体之间的相互作用和影响。
ANSYS Workbench是一款广泛使用的工程仿真软件，它提供了强大的流固耦合计算功能，被广泛应用于多个领域，如汽车工程、航空航天工程、能源领域等。
流固耦合计算的基本原理：流固耦合计算是根据连续介质力学原理进行的，可以将流体和固体看作连续介质，通过数值模拟方法求解它们之间的相互作用。
在ANSYS Workbench中，流固耦合计算通常包括以下三个步骤：网格划分、物理模型设定和求解。
第一步是网格划分，即将流体和固体分别划分成离散的网格，其中流体部分的网格通常采用流体网格生成软件生成，固体部分则使用固体网格生成软件生成。
网格划分的质量对计算结果的准确性和稳定性起着至关重要的作用。
第二步是物理模型设定，根据具体的工程问题，设定相应的流体和固体模型。
在ANSYS Workbench中，流体模型通常包括流体的黏性、密度、速度分布等参数，固体模型则包括材料的弹性模量、泊松比等参数。
在设定模型时，还需要考虑流体和固体之间的边界条件，如流体入口和出口的速度、固体边界的约束条件等。
第三步是求解，通过建立数学模型和设置计算参数，利用数值方法求解流体和固体的相互作用。
用户可以根据需要选择求解器和求解方法，ANSYS Workbench提供了多个求解器选项，例如基于有限元的求解器和基于有限体积的求解器。
求解过程中，可以监控计算结果的收敛情况，将其与实际情况进行比较，以验证模拟结果的准确性和可靠性。
工程应用实例：基于ANSYS Workbench的流固耦合计算在许多工程领域都有广泛的应用。
以下以汽车空气动力学为例进行说明。
在汽车设计中，空气动力学是一个非常重要的研究方向。
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。
基于ANSYS Workbench的叶轮流固耦合分析李强;刘霞;赵辉【摘要】为了分析叶轮在工作条件下的受力、变形情况,需要对叶轮进行流固耦合分析.叶轮的叶片均布在轮毂上是圆周阵列的结构,可选择其中一个叶片进行分析.叶轮在流场中变形相对流场整体尺寸很小,因此可忽略叶轮对流场的影响,从而采用单向流固耦合分析方法.这样既简化了结构,又减少了计算时间.%In order to analyze the stress, deformation of impeller under the working conditions, it was necessary that doing fluidsolid interaction analysis on the impeller.Because the impeller blade uniformly distributed on the hub is the structure of the circular array,it can be realized that choosing one of the blades to analyze,the impeller deformation relative to the flow field in the flow field in the overall size is verys mall,so ignoring the influence of impeller flow field is allowed,using one way FSI analysis method can not only simplify the structure,but also reduce the computation time.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P61-64)【关键词】叶轮;流固耦合;叶片;ANSYSWorkbench【作者】李强;刘霞;赵辉【作者单位】新疆工程学院机械工程系,新疆乌鲁木齐 830011;新疆工程学院机械工程系,新疆乌鲁木齐 830011;新疆工程学院机械工程系,新疆乌鲁木齐830011【正文语种】中文【中图分类】TP391.9叶轮主要由叶片和轮毂组成，是风机的关键零件。
基于ANSYS Workbench叶轮叶片流固耦合分析褚鹏飞;张育斌;薛倩倩【摘要】以离心泵叶轮为研究对象，设定不同的两种工况（120/160L/s），基于Navier-Stokes方程和SST k-棕湍流模型，构建两者的内流场模型，次而根据其受力建立叶轮叶片的静力平衡方程，设置边界条件，施加载荷，最后求解得出结果。
在流场的数值模拟中，由于考虑到离心力及流场对叶片的表面压力的影响，将内流场网格连接CFX模组进行流场模拟。
在结构场中，导入CFX计算得出的水压力数值，最后求解得到叶片在两个工况下的应力应变情况。
分析结果表明，叶轮叶片都能在两种工况下正常的运行。
%The research object in this paper is centrifugal impeller. Two differentoperating conditions (120/160L/s)are set. The internal flow field model of the two operating conditions are established based on Navier-Stokes equation and SST k-ωturbulence model. And then the static equilibriumequation of the impeller blades is built according to the stress to setboundary condition and add load. Finally the result is calculated. In fluidnumerical simulation, as a result of considering the influence of centrifugalforce and rotating fluid on the pressure for blades, flow field simulation iscarried out to the internal flow field grid connection CFX module. Import the waterpressure value calculated by CFX in structure field. Finally the stress-straincondition of the blade under the two working conditions are obtained. Theresults show that the impeller blades can run normally in two conditions.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2015(000)015【总页数】4页(P82-84,85)【关键词】离心泵;叶片;流固耦合;CFX;应力应变【作者】褚鹏飞;张育斌;薛倩倩【作者单位】宁波大红鹰学院机械与电气工程学院，宁波315175;宁波大红鹰学院机械与电气工程学院，宁波315175; 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，西安710049;宁波大红鹰学院机械与电气工程学院，宁波315175【正文语种】中文【中图分类】TK830 引言随着农业现代化战略的提出，以前“傻大粗”水泵务必要向“高精尖”迈进，各项指标对离心泵的性能提出了越来越高的要求，如偏工况稳定运行的要求、低振动噪声的要求和高可靠性要求等。
基于LS-DYNA及FLUENT的板壳结构流固耦合分析本文采用ANSYS显示动力分析模块LS-DYNA及流场分析模块FLUENT，对水下的板壳结构运动及其界面的流固耦合现象进行了仿真分析。
流场计算得到的界面压强数据以外载荷的形式施加于结构表面，使其产生位移及变形；同时，结构的变化又进一步影响了流场的分布。
通过往复的双向耦合迭代，得到了板壳结构的动力学响应以及流场的分布情况。
仿真结果与试验结果的对比表明，此方法适用于解决兼有大位移及较大变形特征的流- 固耦合问题。
1 前言在自然界中，流-固耦合现象广泛存在于航空、航天、汽车、水利、石油、化工、海洋以及生物等领域。
很多实际问题中流体载荷对于结构的影响不可忽略；同时，结构的位移和变形也会对流场的分布产生重要影响。
例如各种水下运动机构都需要考虑这种现象。
板壳是基本的结构单元，研究其与流体相互作用的过程的仿真方法对水下结构的设计具有一定的指导意义。
文献利用ANSYS/LS-DYNA对板壳结构在水下爆炸冲击载荷作用下的动力学响应进行了仿真分析和试验研究，文献对窄流道中柔性单板流致振动引起的流-固耦合问题进行了数值模拟，但以上文献所进行的分析均为板壳结构处于约束状态下的平衡位置附近的振动耦合分析。
利用ANSYS静力学分析模块以及CFX或FLUENT等流体分析模块对有固定约束条件的板壳结构进行流-固耦合分析的实例已经很多，ANSYS Workbench中也有这方面的耦合实例。
但是对于流体冲击引起结构的大位移以及较大变形的动力学分析目前还不完善，有待进一步的研究。
因此本文应用大型通用有限元分析软件ANSYS13.0中的显示动力分析模块LS-DYNA以及流体分析模块FLUENT，对受流体冲击作用下兼有大位移及较大变形的板壳结构的流-固耦合作用进行了仿真分析。
2 有限元分析2.1 问题描述本文针对板壳结构受流体冲击载荷作用下的动力学响应进行分析，主要研究板壳结构的运动时间历程、应力分布规律以及对流场分布的影响。
