流固耦合仿真框架
Ansys FSI(Fluid-Structure Interaction,流固耦合)是 Ansys Workbench 环境中连接结构分析与流体分析的多物理场耦合能力。结构仿真由 Ansys Mechanical 承担,流体仿真由 Fluent 或 CFX 承担,两者在共享的流固交界面(fluid-structure interface)上完成荷载与位移数据的双向传递,实现在同一分析模型下完成风致振动、热应力、气动弹性等典型问题的仿真。
单向与双向耦合
单向流固耦合适用于结构变形对流体影响可忽略的场景,例如热应力问题中先由 CFD 求解出交界面温度分布,再作为荷载施加到结构分析;双向流固耦合(MFX 多物理场求解器)则逐时步在流体与结构求解器间往复交换位移与压力,用于大变形、颤振等强相互作用问题,支持自动交互式耦合求解与收敛控制。
System Coupling 系统耦合
System Coupling 是 Ansys 官方的通用耦合框架,将两个相互独立的求解模型(含 CFD、结构、电磁等)通过交界面约束连接起来,统一管理耦合步、数据映射与收敛,是执行多种 FSI 分析的推荐方式之一。
典型应用领域
FSI 广泛应用于生物医学(药物输送泵、静脉导管、弹性血管模型)、土木建筑(风致结构响应)、航空航天(机翼气动弹性)、汽车工业(进排气系统、制动散热)及电子散热(风扇叶轮流固耦合)等领域。