Workbench血管壁双向流固耦合分析教程

"该文档详细介绍了如何在ANSYS Workbench中进行双向流固耦合分析，以血管壁为例，涵盖了从工程创建、几何建模、网格划分、边界条件设定、材料定义到求解计算的全过程。" 在流体动力学和结构力学领域，双向流固耦合分析是一种重要的仿真技术，它考虑了流体流动与固体结构之间的相互作用。这种耦合分析在血管研究、航空航天、机械工程等多个领域有广泛应用。在ANSYS Workbench中进行双向流固耦合分析，可以更准确地模拟实际工况下的动态响应。 首先，双向流固耦合分析的关键在于瞬态分析，这意味着需要同时设置流体和固体的瞬态特性，并确保两者在时间步进上保持一致。由于涉及大变形问题，必须处理由此产生的网格变形，这对求解器和网格质量提出了较高要求。 在Workbench中执行双向流固耦合分析的步骤如下： 1. 创建新的流固耦合工程，导入几何模型，通常模型包括血管和血管壁。在DesignModeler (DM) 中，从实体模型生成血管壁的表面。 2. 对模型进行重命名，区分流体部分和固体部分。调整血管壁的法向方向，使其指向内壁。 3. 在Mechanical模块下划分固体网格，而在Fluent模块下划分流体网格。在流体网格划分时，需要抑制固体部分。 4. 定义边界条件，包括入口、出口、耦合面和对称面。例如，将入口条件从默认的速度入口改为压力入口，通过Profile文件设置入口压力。 5. 在Fluent中选择瞬态模型，定义材料属性，设置动网格和线性弹性体模型，创建动网格区域，并进行初始化。 6. 在Mechanical模块中，定义固体的材料属性，如血管壁的厚度和材料，并设置约束条件，如固定面和流固耦合界面。 7. 最后，进行分析设置，包括时间步长、计算步数等，然后启动系统耦合器进行计算。 整个过程需要精确地设定每个步骤，以确保流体流动与固体结构的交互得到准确模拟。通过这样的分析，可以得到诸如应力分布、流速、压力变化等关键信息，为工程设计提供重要参考。