基于Ansys Fluent和Mechanical的血管稳态流固耦合模型

流固耦合模型在医学中也会被用到，本次小编为大家带来针对人造血管内血液流动的仿真实例。

在开物云平台上找到Workbench 点击进入：https://cloud.yuansuan.cn/?user_source=community

在左侧的Toolbox中找到对应的模块：Fluid Flow(Fluent)和Static Structure

双击“Geometry”，进入建模功能

文件-打开-找到保存的模型文件

退回到主界面，在fluid flow(Fluent)中找到mesh,双击该图标

在Outline下依次找到Project-Model-Geometry，Geometry下由两部分组成，其一是血管，其二是血液。由于这部分仿真对象是流体部分，因此找到血管部分，右键这个部分，出现上图所示的菜单，找到其中的Suppress body，点击，就能抑制血管部分

现在需要将流体部分（也就是血液）进行网格划分。同样在Outline-Project-Model中找到mesh功能，右键mesh，弹出如图所示菜单栏，点击“Generate Mesh”，就能得到网格文件。可以看到，自动划分的网格质量比较低，而Fluent对于网格密度要求比较高，因此还需要对该网格的尺寸进行改良

在Outline中有“Details of Mesh”，找到Defaults中的Element Size，输入网格的尺寸。小编在这里选择的尺寸是0.5

画完网格之后，需要定义各个面，如图所示，选择一个面，该面作为流体入口的面，点击图中菜单栏中的“Create Named Section”

点击“Create Named Section”后，弹出上图的窗口，在红框中输入名称，如“inlet”

按上述同样的方法，分别依次定义“inlet”，“outlet”，“Wall”

目前，Fluid Flow(Fluent)模块中的Mesh内的参数已经设置完成。回到主界面后右键mesh，里面有update功能，点击该功能，将mesh中的数据上传

双击上图中的“Setup”，进入流体设置模块

进入模块后，可以看到最左侧的功能树，首先设置“Viscous”，双击“Viscous”

出现上图功能框，选择k-epsilon模型。如红框内所示。点击OK

现在设置流体的性质，如上图所示，双击上图中的“air”

弹出上图功能框，由上到下的红框内设置。Name中输入blood。在Properties中，分别在Density中输入1060（血液的密度），Viscosity中输入0.0035（血液的黏度）。点击Change/Create

现在找到之前功能树中的inlet，双击。这里需要注意一下，对于之前在mesh中设置的inlet和outlet，必须要拼对，这样的话，在这里可以自动将入口和出口对应上

出现上述功能框，在红框内输入血流速度0.14m/s，在下面的Turbulence中输入对应的值，在Specification Method中选择 Intensity and Hydraulic Diameter

双击功能树中的outlet

出现上述功能框，在红框内输入压强为0，在下面的Turbulence中输入对应的值，应与inlet的值相同

找到功能树中的Initialization，双击

弹出上图功能框，选择红框中的Standard Initialization。在下面的Compute from中选择inlet

下拉后出现上图中的按钮，点击Initialize

继续在左侧的功能树中，找到Run Calculation，双击

出现上图功能框，在红框内输入迭代步数，小编在这里选择300步

下拉后有calculate按钮，点击，就能自动计算

计算完成后，在左侧功能树中找到“Contours”，双击

弹出上图功能框，在上面的红框内选择想看的结果，小编在这里选择压力。在下面的红框内选择想看的部分。点击“Save/Display”

上图展示了结果

退出到主界面，右击Solution，出现功能栏后点击“update”

现在设置Static Structure模块的内容。首先右击模块中的“Engineering Data”，点击“Edit”

出现该界面，点击“Engineering Data Source”。在下面点击General Materials。在Outline of General Materials中选择Titanium Alloy（本次仿真的是人造血管，这里选择钛合金作为血管的材料），点击Titanium Alloy右侧的“+”号

回到“Engineering Data”中最开始的框中，将不需要的材料删除

回到主界面，右击“Model”，出现上图所示功能栏，点击“Edit”

进入后，在左侧功能树中，找到“Outline-Project-Model-Geometry”，找到对应流体的部分，右击该部分，如上图所示，点击“Suppress Body”

在上图所示的“Material-Assignment”中选择对应的材料-“Titanium Alloy”

在左侧功能树中“Outline-Project-Model-Mesh”中，右击该功能，出现上图所示的功能。点击里面的“Generate Mesh”

如之前在“Fluid Flow”模块中设置的一样，重新设置Mesh的尺寸

现在需要设置固定面，如上图中所示，设置固定面“Fixed Support”

如上图所示，设置好了固定面

如上图所示，在“Imported Load”中找到“Pressure”，点击。之后将会把压强从流体部分传递到固体血管处

选择受到力的面，如上图所示，小编在这里选择了所有的面

在左侧功能树中选择“Outline-Project-Model-Static Structure”找到Solution，右击该功能，弹出上图所示的功能。选择“Total”

同样选择“Equivalent”

在上图的红框中找到Solve，点击。即可获得结果

上图展示了本次仿真血管部分的结果

回到主界面，点击“Update Project”

这次仿真的所有内容到这里就全部完成啦！！

本次仿真工作完全是在开物云平台下完成的，开物云平台提供大量正版仿真软件，无需安装直接使用。有兴趣的小伙伴可以点击以下链接试用：https://cloud.yuansuan.cn/?user_source=community

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