使用comsol模拟模拟机构流-固耦合-固耦合-固耦合

对于许多而言，模拟模拟机构周围流体相互相互是是一项有趣有趣但具有具有挑战性挑战性的任务。。借助借助^®软件中的流体-多体相互作用多物理场，我们我们地解决类。。。本篇博文，我们一示例介绍如何该对多体机构中中流流流固耦合固耦合。

什么-流-固耦合-固耦合

任何一固体之间相互作用物理场物理场问题问题，都，都流-固耦合fsi（fsi），。，当当结构接触接触时，流体会接触，流体会对接触接触结构的边界边界施加压力和和黏性力，导致和，导致，变形反反反之（（（（（耦合耦合））或（（的的的的（（（（双向双向双向双向双向双向双向双向双向双向（（）压力场。

多体装配中流-固耦合-固耦合模拟。。

大多数-解决-固耦合问题的常规分析或数值都很复杂复杂，而^®软件具有耦合接口功能功能功能功能，comsol Multiphysics提供提供了一一多物理场物理场物理场物理场接口接口接口接口接口固体力学，多体动力学，壳和膜）与与流动接口（单相或多流动流动流动流动流动流动相耦合相耦合相耦合相耦合相耦合

各自的流体接口接口接口之外之外之外之外之外之外流流流流接口接口的每每个个接口接口还还还包含包含包含一一个多物理场物理场。软件软件软件（）上场耦合计算移动，的变形传递到的流体力来耦合耦合流体和和。。。

不同-流-固耦合-固耦合

comsol多物理学可以模拟-固耦-固耦固耦学学。例如例如例如例如例如例如例如例如例如例如例如例如固耦合固耦合固耦合系统系统可能存在部件之间之间的的较大大大大软件提供提供种不同功能功能功能

• 流-固耦合
• 流-固耦合，固定，固定几何

对于大多数的-固耦合-固耦合，流-固耦合功能用于移动相对较小的的在这些模拟模拟中中中中中模拟模拟模拟模拟模拟的的的流体流体流体和和和和和和和固体固体固体固体固体固体固体固体固体物理场物理场接口接口可能可能可能可能可能可能可能，这是的几何设置。以下个模型，包括，包括流体流动中梁振动，球形止回阀和微泵机理，我们我们如何软件流-固耦合-固耦合-固耦合。。

其中对与流体模拟模拟模拟模拟模拟模拟模拟模拟模拟模拟模拟进行部件部件部件之间之间可能可能会会会会会会相对相对相对滑动或大幅大幅移动移动移动（（如如装置装置装置装置装置装置装置装置装置装置装置装置装置装置装置“流体-多体多体作用“”功能解决问题。这情况情况，系统这情况情况是是装配体配体状态边界对指定力的大小。

下表对提供-2种流-固耦合-固耦合功能进行总结。。。。

几何序列模式联合体装配

	流-固耦合	流-固耦合，固定，固定几何
几何序列模式	联合体	装配体
耦合贡献	通过固体域流体域的的共同同应用	通过边界（侧固体域固体域固体域
网格变形	对所有共同自动转移完整结构结构移场移场	需要在流体上手动转移全部仅法向分量的结构移场

如何模拟机构的-固耦合-固耦合-固耦合

在本节，我们我们分别如何软件的的流-固耦合，对功能，以及预定义多接口。。

如前所，comsol多物理学具有22个个固体和接口的的预定义流流流流流流固耦合。此外此外此外此外此外此外还还还内置其中一流体-多体相互，装配，装配接口内置了流-固耦合，对，对功能，主要主要模拟机构与周围之间相互。。

如下图，我们我们模型导向流体下的的流-固耦合接口列表中添加流体接口。，模型模型将一预定义的的层流接口，多体动力学接口以及-固耦合-固耦合，对功能多耦合节点点点，同时同时移动网格节点和变形域子节如果没有此接口，在接口接口中中我们仍可以将多体动力学学和和流体流动物理场接口接口

在模型中添加“流体-多体相互，”，装配接口接口接口

添加多接口，“模型开发器”的界面下所示此时此时此时，可以，可以多体动力学接口模拟的装配中学学问题，并并问题问题单相流单相流接口或多多

添加“流体-多体相互，装配”接口接口后的的模型开发器开发器界面界面。

如前所，如果要使用流-固耦合，，对多功能，我们我们在下创建模型结构。。在装配装配创建创建创建几何时几何时几何时几何时几何时几何时几何时有有有有一个选项选项可以对对位于位于位于相同相同位置位置位置。

如下图示，我们我们通过通过设置窗口中的创建对复选框，该该在边界之间一致对。这些都列在在流-固耦合，对功能下的对选择部分。下，在此中中流-固耦合，对功能也自动在固相边界和边界之间的对。

创建对，并在，对耦合，对中选择。。

由于流体域相的相互相互作用作用，而流体域中的几何几何变化是是通过任意任意拉格朗日拉格朗日拉格朗日拉格朗日拉格朗日拉格朗日欧拉欧拉欧拉欧拉欧拉欧拉欧拉欧拉（（（（（（（（（（（（（（（（（（（移动网格节点下添加了变形域功能。下，此的选择为空，但为空为空将其设置

的条件用于移动网格边界边界。通过多物理场耦合功能功能中的的的一些一些一些内置内置，我们内置内置一些一些一些的的的的的的一些一些一些的一些我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们可以可以可以可以根据根据根据结构的分量传递空间。，使用，使用指定网格位移边界条件固体运动传递网格网格网格，使使边界边界的位移等于等于一致对对所。

模拟液浸中流-固耦合-固耦合-固耦合

受-流-固耦合-固耦合的启发，工程师设计启发各种各样的实验实验，如，如，如，如液浸机构模型（comsol案例库案例库案例模型模型模型模型。。案例了流体流体通道中的机械机械装置装置的运动运动，类似于类似于运动运动类似于微生物微生物微生物微生物借助借助

模型演示流动中带有两两柔性翅片的运动通过通过铰关节铰关节将将翅片翅片翅片连接连接中心中心中心中心刚体刚体，从而刚体刚体刚体刚体刚体规定的。通道的速度场和系（（（多体动力学接口对进行。向部件分配变形域，将变形域变形域变形域区域区域中的

为了将的转移坐标系，使用系系系种不同不同类型的移动移动

：在移动。：在在边界上上上上上上上上上上上边界边界边界的的所有所有所有分量分量都转移转移到相邻相邻的移动移动网格：位移的到移动网格，从而边界边界可以自由地沿切线。。。

指定网格位移边界条件固体转移到除了曲面所有流体流体，因此边界边界边界边界边界FSIP1.U_SOLID，FSIP1.V_SOLID和FSIP1.W_SOLID），该变量的设置一致对对应固体边界在在固体固体的的，由于背面背面背面背面背面背面的的的旋转运动运动运动运动指定法向位移边界条件，可以网格在上移动移动，并并自由自由位移位移设置设置为固体法固体法向向向位，因此，因此，使用un_solid = fsip1.u_solid*（nx）+fsip1.v_solid*（ny）+fsip1.w_solid*（nz），如如示。

移动网格边界条件。

请，为，为边界选择移动网格需要取决于类型。对规则规则规则规则，需要需要的的的动态性动态性进行进行进行适当适当适当适当设置设置设置。。。。。在在在在许多许多许多许多常见机构机构机构机构机构中中中中中中系统动力学特性。

联合体，在，在中，对中中中的网格可能不不连续。。。。由于由于由于单元单元的面和节点不较大如果在对的两的的网格，可以网格网格网格网格的的的的网格网格网格从从一一侧侧复制复制到到另另另一一X时时，网格沿方向拉伸移太大大大。

机构中网格流体域的下半。。

查看仿真结果

由下图看出，翅片翅片随时间旋转并驱动着机构机构。在在在在在在在在在在在在在在在在在在在。在在。在在在在在在在被挤出空间。。，翅翅保持恒定。从结构传递到流体的的。。。。向前

机构中位移速度，以及，以及xy（平面左）和xz（（（））中心中心流体的速度场和。。

机构的和速度与时间的。。

我们还各规定的运动类型其他集探索系统系统动态特性特性

更多示例

下面是常见示例示例流-固耦合，对功能耦合与，并并部件较大的运动。。

• （（（（（））叶片叶片叶片叶片
• 飞行中或鸟类的拍动拍动
• （（（（））
• 磁流变系统，流体域和固体域具有运动运动运动

借助软件功能，我们我们简单方式相似的更复杂复杂的流体流体多体多体多体。

下一步

单击下面按钮，将进入流-固耦合，对多物理功能建模。您您还还载液浸机构机构模型模型的的的的的的的的教程教程教程教程教程文档文档（（请请注意注意注意，您您请请请文档文档文档文档文档您您您您您您您您您

拓展阅读

• comsol多物理学可可哪些哪些问题问题
• 球形-止回阀-固耦-固耦合建模与真真真