固耦合Q?/font>Fluid-Structure Interaction, FSIQ分?/font>是研I流体与Zl构之间怺作用的多物理场问题,常见于工E、生物力学、航I天等领域。以下是其核?j)内?gu)ȝQ?/font>
1. 基本概念
耦合机理Q流体(液体或气体)(j)对固体结构的压力、剪切力{导致结构变形,而结构变形又反过来改变流界条Ӟ形成双向反馈?/font>
分类Q?/font>
单向耦合Q流体媄(jing)响结构,但结构变形对场影响可忽略(如风载荷对徏{物作用Q?/font>
双向耦合Q流体与l构怺影响显著Q如?j)脏瓣膜q动、飞机机颤振)(j)?/font>
2. 分析程
建模Q?/font>
体域(Navier-Stokes方程Q与Z域(Ҏ(gu)力学方E)(j)分别建模?/font>
关键参数Q流体黏度、密度;ZҎ(gu)模量、泊松比{?/font>
|格划分Q?/font>
体域常采用Ƨ拉|格Q固体域采用拉格朗日|格?/font>
耦合界面需保证|格兼容性(如浸入边界法、Q意拉格朗?/font>-Ƨ拉?/font>ALEQ?/font>
求解Ҏ(gu)Q?/font>
分区耦合Q流体与Z分别求解Q通过q代交换边界数据Q如力、位U)(j)?/font>
整体耦合Q直接联立流体与Z方程Q计量大,_ֺ高)(j)?/font>
数值方法:(x)
有限元法Q?/font>FEMQ用于固体分析?/font>
有限体积法(FVMQ或有限差分法(FDMQ用于流体分析?/font>
耦合法Q强耦合Q隐式)(j)、弱耦合Q显式)(j)?/font>
3. 典型应用场景
航空航天Q机颤振、火燃料箱晃动?/font>
汽R工程Q轮?/font>-水流怺作用、空气动力学优化?/font>
生物dQ血壁与血耦合、h工心(j)脏瓣膜设计?/font>
能源工程Q风力发甉|叶片振动、核反应堆冷却系l?/font>
4. 常用软g
ANSYS WorkbenchQ集?/font>FluentQ?/font>CFDQ和MechanicalQ?/font>FEMQ,支持双向耦合?/font>
COMSOL MultiphysicsQ内|?/font>FSI模块Q适合复杂多物理场问题?/font>
ADINAQ专长强耦合FSIQ适用于大变Ş问题?/font>
OpenFOAMQ开?/font>CFD工具Q可耦合Code_AsterQ?/font>FEMQ进?/font>FSI分析?/font>

?/font>1 机翼二阶模态振型云?/font>

?/font>2 轮胎-水流怺作用

?/font>3 血壁与血耦合

?/font>4 风力发电(sh)机叶片振?/font>