远算CAE平台-基于Ansys Fluent和Steady-State Thermal的稳态热固耦合模型

Ansys的Workbench平台除了能够模拟流固耦合的场景，还可以模拟热固耦合的场景。小编本次提供了T型管稳态热固耦合的仿真实例。

首先，在Project-shematic中的左侧的Toolbox中找到对应的模块：Fluid Flow(Fluent)和Steady-State Thermal。

双击“Geometry”，进入建模功能。（右键该功能可以进入DesignModeler或者Spaceclaim。小编在这里选择DesignModeler进行制图）

File-Import External Geometry file-找到保存的模型文件-点击Generate。即可生成导入的文件。也可以在DesignModeler（或Spaceclaim）中直接绘制。对于复杂的三维模型，小编还是建议大家在专业的3D绘图软件中制作哟：

在这里小编推荐大家一个线上的3D绘图应用：SolidTron。它是一款拥有独立自主产权，自主品牌，安全可控，功能强大的国产3D制图软件。对于复杂的三维模型，小编这里可以给出复杂问题的解决建议，可以加微信号咨询哦：yuansuan888

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Tools-Fill在Details View中的Extractipm Type选择By Cavity。点击Faces后按住Ctrl，依次选择右侧模型中的管内的面。在这个模型中管内应为4个面。选完后点击Generate。生成内部流体区域。

同样在Tools-Symmetry，将模型以XY面做堆成切割，具体设置如上图所示。

点击Generate，生成如图所示状态。

首先右击3DSANTONGGUAN，点击Suppress body，先将三通管抑制。将Solid重命名为FLUID。将FLUID中每个需要的面进行命名。然后将三通管部分解除抑制（右击3DSANTONGGUAN-点击Unsuppress Body）并抑制FLUID（右击FLUID-Suppress Body）具体命名操作可见末尾的视频。

命名完面以后，将FLUID的抑制解除：右击FLUID-Unsuppress Body

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，其一是三通管，其二是流体。由于这部分仿真对象是流体部分，因此找到三通管部分，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

现在仅留下流体部分。在Outline下依次找到Project-Model-Mesh，右击Mesh，在功能框中选择insert-method，生成Automatic Method。右击Automatic Method，在功能框中选择inflate this method，生成Inflation。

在Boudary中选择如上图所示的两个面，点击Apply。

在Inflation Option中选择First Layer Thickness，并在First Layer Height中输入0.0002

将3DSANTONGGUAN解除抑制，右击Mesh-insert-method。最后右击Mesh，点击Generate mesh，生成网格

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

首先，在左侧Outline View中：setup-Models-Energy，双击Energy，跳出Energy框，勾选Energy Equation

双击Viscous(SST k-omega)，在跳出的Viscous Model中选择k-epsilon，点击ok

现在设置流体的性质，如上图所示，双击上图中的“air”

点击红框内的Fluent Database

在跳出的功能框“Fluent Database Materials”中。选择water-liquid(h2o<l>)，最后点击Copy-Close，再关闭“Create/Edit Materials”

右击Solid，选择new，在Create/Edit Materials功能框中，点击Fluent Database，跳出Fluent Database Materials，选择steel，点击Copy-Close

打开Cell Zone Conditions，双击下面的Fluid，跳出如上对话框，在Material Name中选择water-liquid（即之前在Material中的Fluid下生成的那个材料），点击Apply-Close。

打开Cell Zone Conditions，双击下面的Solid，跳出如上对话框，在Material Name中选择steel（即之前在Material中的Solid下生成的那个材料），点击Apply-Close。

双击Generate-点击Units，跳出功能框后，选择temperature，选择c，点击close

找到Boundary Conditions-inlet-双击coldinlet(velocity-inlet, id=7)，跳出上图的模块，在Momentum中，Velocity Magnitude：输入1（输入流速，按实际情况输入，也可以是一个变量），Specification Method中选择Intensity and Hydraulic Diameter，在Hydraulic Diameter中输入0.0055（按实际情况输入）

在Thermal中的Temperature中输入20（即入口的温度）

右击hotlet-type-velocity inlet

与设置Coldinlet相似，不同点在于Thermal中的Temperature设置成80，具体数值见上两图

找到上图所示的symetryfluid-type选择symmetry，按同样的方式，将symetrysolid的type也改为symmetry

双击coldend，跳出Wall模块，在Thermal中：Thermal Conditions选择Temperature，在Temperature中输入20（同coldinlet）。同样在hotend中的相同选项中把Temperature设为80（同Hotlet），并在Material Name选择steel

双击outlet，按红框内修改数据

双击wallsoutside，在Thermal中选择Convection，并将热传递系数设为10，Free stream Temperature为15，Materials Name设为steel

右击Mesh Interface，New，选择Manuel Create，分别选择Interfacefluidside和Interfacesolidside，选择Coupled Wall

Monitors-Residual，双击，按上图修改数值

双击Initialize，选择Standard Initialization，compute from：all-zooms，点击Initialize。

双击Run Calculation，在Number of Iterations中输入500（按自己的模型输入数值），点击Calculate。

查看结果

双击Steady-State Thermal的Model

把Geometry中的FLUID抑制（右击FLUID-Suppress body）

按上图对mesh重新划分网格

网格划分完的情况

右击Imported Load-insert-Temperature

在Scoping Method后选择Named Selection，Named Selection选择interfacesolidside。在CFD Surface 选择图中区域名称。

小编通过开物平台计算了该算例。开物平台拥有大量正版的仿真软件。当您的算例很大，本地需要消耗大量时间计算时，开物背后连接的超算中心能够大大提高计算速度（小编实测计算速度提高了4倍）。当您没有软件时，远算平台也有海量的线上的仿真软件，无需安装任何插件即可使用哟~有兴趣的同学可以来下面的网址试用：

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（注意：Workbench需要上传wbpj文件和对应的文件夹，并将wbpj文件设为主文件，最后提交计算即可）

得到最后结果

这次仿真的所有内容到这里就全部完成啦！！

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