Ansys FreeFlow 基于光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（SPH）方法，能夠高效模擬流固耦合（FSI）問題，尤其適用于自由表面流動(dòng)及結(jié)構(gòu)變形場(chǎng)景。以下從原理、流程、應(yīng)用、主要特性和結(jié)果后處理進(jìn)行詳細(xì)說明。

原理

SPH是一種無網(wǎng)格拉格朗日方法，通過將流體離散為粒子，利用核函數(shù)在粒子間進(jìn)行物理量插值，能夠自然處理復(fù)雜自由表面、流固界面及材料變形。流固耦合（FSI）仿真中，SPH粒子與結(jié)構(gòu)單元相互作用，實(shí)現(xiàn)流體對(duì)結(jié)構(gòu)的力傳遞及結(jié)構(gòu)變形對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的反饋。

仿真流程

創(chuàng)建或?qū)肓黧w與結(jié)構(gòu)幾何模型，定義仿真區(qū)域。

設(shè)置SPH粒子參數(shù)（如粒子間距、核函數(shù)類型），并對(duì)結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行有限元?jiǎng)澐帧?/p>

施加流體和結(jié)構(gòu)的邊界條件，包括流速、壓力、溫度及結(jié)構(gòu)約束。

選擇耦合方式（如單向或雙向），配置流體與結(jié)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)交換。

設(shè)置求解器參數(shù)，啟動(dòng)仿真，進(jìn)行迭代計(jì)算直至收斂。

后處理分析流體和結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，包括速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、結(jié)構(gòu)變形等。

應(yīng)用

液體沖擊結(jié)構(gòu)、潰壩、船舶入水、血液流動(dòng)與血管壁交互等流固耦合場(chǎng)景。

工業(yè)自由表面流動(dòng)、材料斷裂、固體變形與流體作用分析。

復(fù)雜多物理場(chǎng)耦合，如熱流固耦合、表面張力、相變等。

主要特性

無網(wǎng)格拉格朗日方法：自然處理自由表面、碎片化、復(fù)雜界面。

高效GPU并行計(jì)算：支持大規(guī)模粒子仿真，提升計(jì)算效率。

雙向流固耦合：可與Ansys Mechanical進(jìn)行2-way耦合，實(shí)現(xiàn)流體力與結(jié)構(gòu)變形的實(shí)時(shí)交互。

豐富物理模型：支持表面張力、熱傳導(dǎo)、多相流、材料斷裂等復(fù)雜物理過程。

靈活后處理與腳本支持：可自定義表達(dá)式、導(dǎo)出粒子屬性、與EnSight等后處理工具集成。

結(jié)果后處理

可視化流體速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、結(jié)構(gòu)變形及應(yīng)力分布，直觀展示流固耦合響應(yīng)。

支持粒子屬性導(dǎo)出、定制后處理表達(dá)式，便于深入分析仿真數(shù)據(jù)。

可與結(jié)構(gòu)后處理工具集成，分析結(jié)構(gòu)響應(yīng)與流體作用的耦合結(jié)果。

Ansys FreeFlow 光滑粒子SPH方法仿真流固耦合FSI，核心供應(yīng)商推薦：上海佳研

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