从事阀门/管道流致振动分析的工程师、航空航天/船舶/能源领域流-固耦合问题研究人员、需要掌握单向/双向流-固耦合方法的CAE仿真人员。
理解流-固耦合的物理机理(流体力引起的结构变形/变形反作用于流场)。
掌握单向FSI与双向FSI的适用场景与求解方法。
能够独立完成典型流-固耦合问题(流致振动、柔性体变形、阀门启闭)的仿真分析。
流-固耦合基础理论:FSI的物理本质(流体压力/黏性力作用下的结构响应);流-固耦合的分类(边界耦合/域耦合);强耦合与弱耦合的数学特征。
单向流-固耦合:单向耦合的基本假设(结构变形对流场影响可忽略);计算流程(流体计算→压力载荷映射→结构分析);数据传递精度控制;适用场景(小变形、刚性结构)。
双向流-固耦合:双向耦合的必要性(大变形问题、柔性结构);System Coupling模块的使用;交错迭代求解算法;耦合步长与收敛控制。
流-固耦合数据传递:基于形状的插值方法;守恒插值与一致插值;载荷映射的精度控制;网格不一致时的插值误差评估。
动网格与网格重构:FSI中的网格更新策略(弹性光顺、铺层、局部重构);网格畸变的控制;ALE(任意拉格朗日-欧拉)方法的原理;网格质量的实时监控。
FSI求解设置:Fluent/CFX中的FSI接口设置;结构分析中的FSI边界定义;时间步长的匹配原则;耦合迭代的松弛因子。
流致振动分析:涡激振动的产生机理;锁定(Lock-in)现象的模拟;圆柱绕流的流致振动;减振措施的仿真评估。
柔性体大变形FSI:超弹性材料/柔性结构的FSI建模;网格重构与自适应技术;大变形的收敛控制;计算效率的优化策略。
阀门流-固耦合案例:阀门启闭过程的动态FSI;流体力作用下的阀芯运动;阀杆受力分析;密封面的接触压力评估。
管道流-固耦合案例:管道系统中的水锤效应;流体冲击引起的管道振动;管道的疲劳寿命评估;支撑位置的优化设计。
生物流体FSI:血管内的血流-血管壁耦合;心脏瓣膜的开启与关闭;生物软组织的流-固相互作用;流场与结构场的生物力学分析。
综合实战项目:典型流-固耦合问题(如柔性翼颤振、阀门流致振动、管道水锤效应)的完整仿真,包含耦合方法选择、求解设置与结果评估。