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流固耦合

流固耦合力學(xué)是流體力學(xué)與固體力學(xué)交叉而生成的一門力學(xué)分支，它是研究變形固體在流場作用下的各種行為以及固體位形對流場影響這二者相互作用的一門科學(xué)。流固耦合力學(xué)的重要特征是兩相介質(zhì)之間的相互作用，變形固體在流體載荷作用下會產(chǎn)生變形或運動。變形或運動又反過來影響流體運動，從而改變流體載荷的分布和大小，正是這種相互作用將在不同條件下產(chǎn)生形形色色的流固耦合現(xiàn)象。

COMSOL仿真

1、構(gòu)建仿真模型

模型維度選擇二維，物理場選擇流固耦合，研究選擇一般研究瞬態(tài)。建立高度為120mm、寬度為50mm的矩形和邊長為8mm的正方形，形成聯(lián)合體。

2、材料參數(shù)設(shè)置

右鍵點擊從庫中添加材料，點擊內(nèi)置材料下拉箭頭，選擇 water，liquid；

右鍵創(chuàng)建空材料，域選擇矩形2。

分別在層流、固體力學(xué)中將固體和流體區(qū)域取消選中。層流中只包含流體域（矩形1），固體力學(xué)中只包含固體域（矩形2）

然后為固體材料輸入?yún)?shù)：

楊氏模量：2.7e5 Pa

泊松比：0.4

密度：850kg/m3

3、選擇變形域

層流模塊：在層流中勾選包含重力，并添加一個開放邊界，選擇上邊界

固體力學(xué)模塊：添加重力域，選擇矩形2

5、劃分網(wǎng)格

右鍵點擊網(wǎng)格1，選擇自由四邊形網(wǎng)格，在大小中的校準(zhǔn)為選擇流體動力學(xué)，預(yù)定義為較細(xì)化。

劃分網(wǎng)格結(jié)果為：

6、結(jié)果分析

研究瞬態(tài)的輸出時步為0.001，時長為0.8，在求解前可以先獲取初始值。

為了能讓讀者更好的理解自動劃分網(wǎng)格，故對沒有自動劃分網(wǎng)格和具有自動劃分網(wǎng)格的兩個結(jié)果進(jìn)行分析比較。

沒有自動劃分網(wǎng)格結(jié)果：

在求解過程中發(fā)生了錯誤，非線性求解器不收斂，我們看一下求解失敗前的網(wǎng)格質(zhì)量：右鍵點擊網(wǎng)格1，選擇繪制，數(shù)據(jù)集選擇研究1/解1(sol1)，點擊繪制得到右圖的網(wǎng)格?？梢钥闯?，方塊下面的網(wǎng)格質(zhì)量變得非常差，導(dǎo)致了求解器的不收斂，求解失敗。

添加自動劃分網(wǎng)格結(jié)果：

COMSOL自動重新劃分網(wǎng)格命令中，在“用于網(wǎng)格重新劃分網(wǎng)格的條件”下，默認(rèn)條件類型是網(wǎng)格質(zhì)量（0-1由低到高），網(wǎng)格質(zhì)量低于閾值時停止選項中，默認(rèn)值為0.2，即當(dāng)網(wǎng)格質(zhì)量低于0.2時，瞬態(tài)求解器停止求解，重新劃分網(wǎng)格與：選項中，默認(rèn)是求解器停止前的最后一個步驟，即在瞬態(tài)求解器停止求解的最后一步時刻重新劃分網(wǎng)格，之后瞬態(tài)求解器再開始求解。如此循環(huán)，直到求解完成。

右鍵點擊瞬態(tài)求解器，選擇自動重新劃分網(wǎng)格，條件類型選擇網(wǎng)格質(zhì)量，閾值為0.5

重新計算的結(jié)果：

版權(quán)聲明：本文為CSDN博主「豬腳SHOW」的原創(chuàng)文章

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