CFD_FEACFD_FEA耦合计算培训教程耦合计算培训教程2FigureNo.目的目的CFD分析和有限元分析相互提供更精确的边界条件3FigureNo.基础介绍分析流程使用CFD进行流场分析将CFD得到的温度场和换热系数映射为做有限元分析的边界条件（瞬态计算程序自动进行时间平均）有限元进行结构的温度场和热应力分析可将有限元得到的壁面温度场转换为CFD的边界条件进行第二次迭代CFDSimulationCFDSimulationFEASimulationFEASimulationDataprocessingDataprocessingDataprocessingDataprocessingFEASimulationFEASimulationIterativeloop4FigureNo.CFD环境第一步CFD计算5FigureNo.第一步计算CFD的时候，建议此时不指定有限元网格只需指定输出频率Frequency即可。不激活这个选项FE和CFD网格单位的转化对应生成保存结果的htcc文件6FigureNo.CFD计算完之后会在Case目录下产生一个htcc文件，如下图，htcc文件中记录了每个输出频率上的近壁面温度和HTC7FigureNo.第二步有限元模型的生成CFD计算中的流体网格将网格外表面抽取出来(Hypermesh中使用face命令将表面单元抽取出来，得到流固耦合连接面单元)流固耦合层的面网格(cube_surf)用来做CFD->FEM间mapping，这个网格可以为四边形单元或三角形单元（该面网格与CFD网格的密度和单元类型可不同）123有限元结构计算中的实体网格结构网格抽取出面网格，用来做mapping.该面网格输出前，节点/单元应顺序编号8FigureNo.第三步Mapping1转化矩阵的生产把上一步得到有限元模型导入到FIRE中，由于有限元建模时模型的定位坐标位置并不一定与CFD模型的坐标位置一致，如右图所示，在这种情况下不能直接进行mapping，因此，我们需要引入转化矩阵，其将有限元模型和cfd模型的空间位置关联起来，为下一步mapping做准备。如果有限元和CFD模型的空间位置完全相同，这步可以跳过不做。转化矩阵的生成步骤：1准备一个.dat文件，这个文件作为模板存放在AVL的安装目录下面AVL\FIRE\v2009\modules\fem_interface，如下图所示：用户需要据两个模型的实际位置关系修改这个文件，然后把它放在case文件夹下注：用户可以先在cfdwm里面使用modify这个工具，尝试修改模型位置，使两个模型处于同一个位置上，然后把相应的参数填入上述文件中（上述文件中的参数和modify中是对应的）9FigureNo.2用命令行生成转化矩阵文件注：-fem_input=后面要给处.dat文件的名称，-fem_output=后面要给出矩阵文件的名称。10FigureNo.计算结束后，会在case文件夹下生成矩阵文件（.mtx)，如下图所示:其中矩阵文件的名字是用户在前面输入命令行时自己定义的。11FigureNo.2Mapping：程序自动将CFD计算得到近壁面的温度和HTC在时间上平均和空间上进行映射，赋给有限元软件作为边界条件。12FigureNo.保存之后开始计算，输入mapping的命令如下图所示：13FigureNo.检查mapping结果在mapping结束后会生成如上图所示的几个文件，其中三个.fl3文件是是用户用来检查mapping结果的三维结果文件，这一步不是必需的，但为了确保mapping正确，推荐大家先检查一下结果，具体做法如下所示：用有限元网格生成一个Newcase，然后把生成的fl3文件拷贝到这个case的文件夹下面，但要注意，要把fl3得名字改成和这个case的名字一样。然后从3dresults中把结果调入进来。14FigureNo.Mapping到有限元软件上的近壁面温度Mapping到有限元软件上的HTC两个模型间的距离15FigureNo.单元编号面单元法向温度换热系数生程的.inp文件才是在有限元计算中输入，作为其边界条件的文件，当选择映射到单元上时，Abaqus格式的热边界文件使用*film的形式，得到各个面网格上的温度与换热系数，如下图所示：注：对于不同的有限元模型，在mapping之后得到的边界条件的文件也有所不同，比如Abaqus模型，得到是一个.inp文件，而Nastran模型得到是两个.dat文件。16FigureNo.第四部有限元软件的计算4123结构的有限元体网格如图所示，通常，有限元结构网格的单元密度比CFD网格疏，单元类型通常为四面体单元：*MATERIAL,NAME=Material-steel*CONDUCTIVITY,TYPE=ISO//导热51.08,20.035.7,600.0*SPECIFICHEAT//比热0.0048,0.0*DENSITY//密度7.8500...
