使用ANSYS Fluent和Mechanical解决FSI应用：移动与变形网格

"该资源是ANSYS公司2015年发布的关于Fluent-FSI 16.0的第四讲，主题聚焦于在系统耦合中使用ANSYS Mechanical和ANSYS Fluent解决流固耦合（FSI）应用，特别是移动和变形网格（MDM）的方法。" 在这一课程中，主要探讨了以下几个关键知识点： 1. 平滑方法：Fluent提供了三种内部分区网格平滑方法，包括弹簧平滑、扩散平滑和线性弹性固体平滑。这些方法用于调整内部节点的位置，以适应边界移动或变形的影响，同时保持节点数量和连接关系不变。平滑方法适用于三角形、四边形、四面体、六面体、棱柱及切割单元（cut cell）等不同类型的网格，无论是二维还是三维问题。 - 弹簧平滑：模拟网格节点如弹簧般受力，根据边界运动进行响应，使网格保持稳定。 - 扩散平滑：通过类似热扩散的过程，使得网格节点逐渐趋于均匀分布，减少不规则性。 - 线性弹性固体平滑：将网格视为弹性体，通过求解线性弹性方程来调整节点位置，达到平滑效果。 2. 重网格化方法：包括局部单元、局部面、区域面、2.5D重网格化以及层叠方法。这些方法允许在特定区域重新生成网格，以应对复杂动态问题。例如： - 局部单元重网格化：仅对选定的单元进行重网格化，而不会影响整个域。 - 局部面重网格化：着重处理选定面附近的网格，对整个计算域影响较小。 - 区域面重网格化：针对选定的区域进行重网格化，适合处理局部变形问题。 - 2.5D重网格化：适用于部分三维问题，可以更有效地处理二维问题中的三维效应。 3. 层叠方法：在Fluent中，层叠方法是一种创建附加层网格的技术，通常用于模拟边界层或增强网格分辨率。这种方法可以增加网格密度，特别是在流动边界附近，以提高数值模拟的精度。 4. 系统耦合与MDM：系统耦合（System Coupling）与MDM（Moving and Deforming Meshes）结合使用时，允许在不同物理域之间实现动态交互。此部分讨论了在使用系统耦合时应考虑的若干要点，比如如何处理不同软件间的接口、数据交换、时间步长同步以及求解器的协同工作等，以确保FSI问题的准确求解。 这些技术对于处理涉及流体和结构相互作用的工程问题至关重要，例如飞行器气动弹性分析、生物力学中的血液流动研究、汽车碰撞分析等。掌握这些方法能够帮助用户更有效地利用ANSYS工具解决实际工程中的流固耦合挑战。