CFX 流固双向耦合的实现 2010.6.4 精仪 设计所 王昊森 ○流固耦合基本问题 流固耦合问题一般分为两类，一类是流‐固单向耦合，一类是流‐固双向耦合。单向耦合应用于流畅对固体最用后，固体变形不大，即流畅的边界形貌改变很小，不影响流畅分布的，可以使用流固单向耦合。先计算出流畅分布，然后将其中的关键参数作为载荷加载到固体结构上。典型应用比如小型飞机按刚性体设计的机翼，机翼有明显的应力受载，但是形变很小，对绕流不产生影响。当固体结构变形比较大，导致流畅的边界形貌发生改变后，流畅分布会有明显变化时，单向耦合显然是不合适的，因此需要考虑固体变形对流畅的影响。两者相互作用，最终达到一个平衡状态（稳态问题中）。比如大型客机的机翼，上下跳动量可以达到5 米，以及一切机翼的气动弹性问题，都是因为两者相互影响产生的。因此在解决这类问题时，需要进行流固双向耦合计算。 ○双向流固耦合的基本方式 双向流固耦合的基本思路是：分别计算流场和固体结构，然后通过中间平台交换耦合量。每次大迭代中，分别进行一次流体计算和固体计算，并交换2 次数据（每个方向各 一次），直 到最终收 敛 。这种 通过交换耦合边界的耦合量实现的双向耦合称 为松 耦合方式（即非 耦合方程 方式求 解）。 （1） MPCCI MPCCI（Mesh-based parallel Code Coupling Interface）是德 国 法 兰 克 福 SCAI研 究 中心 开 发的针 对耦合问题的工 程 软 件 。本身 没 有计算功 能 ，是作为数据交换和控 制 台软 件 存 在。具 体是通过计算机内 部 的口 通讯 的监 听 和操 作来 实现数据的交换和求 解器 的控 制 。其基本框 架 与 CFX-ANSYS 耦合方式相同 。 下图 为 MPCCI 的框 架 结构，示 一般流固双向耦合的实现方式。 MPCCI 框 架 结构 MPCCI3.06 版 本可以使用 ANSYS11.0 以及FLUENT6.3 版 本。MPCCI4.0 可以使用ANSYS12.0 和FLUENT12 版 本。 （2） CFX-ANSYS（12.0 版 本） CFX 是集 成 于 ANSYS 中的流体计算软 件 ，虽 然功 能 较 fluent 差 ，但是目 前 只 有CFX 可以不借助第三方软件与ANSYS 实现双向流固耦合的计算。因此现在选用CFX-ANSYS 来解决双向流固耦合问题。其基本框架与MPCCI 相同，实现耦合的通讯软件为MFX(multi-field solver)。 ○基本思路 基本的方法：形成 2 套网格和边界，其中包含了特殊定...
