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使用comsol模拟模拟机构中-固耦合-固耦合-固耦合-固耦合

2019年3月20日

对于许多设计，模拟模拟机构与流体相互作用是是一项有趣有趣但具有具有具有挑战性的任务。。^®软件中流体-多体相互多物理场，我们我们轻松解决类类问题问题本篇本篇，我们通过个详细如何应用该多体多体中中流的-固耦合-固耦合固耦合进行进行

什么-是-固耦合-固耦合

任何一固体流体之间相互的多物理场问题，都都，都流-固耦合fsi（fsi），。，当当结构流体接触接触，流体会接触，流体会流体会结构结构的的边界边界边界施加压力压力，导致压力，导致，变形结构；；，变形反，变形变形反（（（（（（（））或（（双向双向双向双向（的的的的的（（（的（（双向）。。。。。。。固耦合固耦合固耦合固耦合固耦合固耦合固耦合的的目的计算计算结构压力场。

显示显示装配中的的的的
多体装配-中-固耦合-固耦合固耦合。模拟

大多数-解决-固耦合固耦合的常规分析分析数值都都复杂，而^®软件软件轻松接口的接口的，comsol多物理学提供提供提供了组多多物理场多多物理场物理场多多多物理场固体固体，多体动力，壳和膜）与与流体接口（单相或多多多多）

除了各自和流动流动之外，这些预定义的-的-固耦合固耦合固耦合固耦合接口的每每个接口接口还接口还包含包含包含一个个多物理场物理场接口。。（）上场耦合通过移动网格材料变形传递传递的的流体力来耦合耦合流体和和结构

不同-的-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。例如系统系统系统固耦合固耦合固耦合固耦合可能可能可能部件部件之间之间的运动较较软件提供提供种不同功能，用用解决-固耦-固耦-固耦合多物理场物理场：

流-固耦合
流-固耦合，固定，固定几

对于大多数普通-固耦合-固耦合，，流-固耦合功能用于部件移动相对小的的的在模拟这些，模型模拟模拟这些模拟这些模拟这些流体的的的流体流体流体和和和和和和和和和固体固体固体固体固体物理场物理场接口接口接口可能可能接口可能可能可能，这这默认几何序列设置通过几个，包括，包括流体流动流动的，球形止和微泵微泵，我们我们了解使用-固耦合-固耦合-固耦合固耦合功能

其中需要机构周围的作用作用作用作用作用作用模拟作用作用作用作用各部件部件部件之间之间可能可能可能会会会会相对相对滑动滑动或或或移动移动移动（移动（（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-多体多体相互“”功能解决类。对于这这，系统系统这形状是是装装装边界对上指定力的大小

下表对软件提供-2种流-固耦合固耦合功能进行了总结。

几何序列联合体联合体

	流-固耦合	流-固耦合，固定，固定几
几何序列	联合体	装配体
耦合耦合	通过通过流体域之间共同同同应用	通过边界对一侧为为
网格网格	对共同同自动转移的结构结构位移场	需要在的边界上转移全部的仅法向分量结构结构移场

如何模拟多体中流-固耦合-固耦合

在本节，我们我们分别如何使用的流-固耦合，对，以及以及多接口进行建模

如如前所，comsol多物理学具有2个个个力学和流动的的预定义预定义流预定义预定义的流固耦合接口接口接口，还接口接口还还还内置了其中一流体-多体多体，装配，装配接口内置流-固耦合，对，对功能，主要主要于多体机构周围之间的相互相互

如下图，我们我们通过模型在流体下下流-固耦合接口列表中流体接口。，模型模型将一个的层流接口，多体动力接口-固耦合-固耦合，对对功能物理场耦合节，同时物理场，同时同时还点移动移动节点节点变形域子节。一开始选择预定义此，在在建模中我们我们仍可以将多体多体学学和和流体流动物理场流动物理场接口

屏幕截图了如何如何如何模型模型向中中中中中中-多体-多体，装配，“接口”接口接口
在在导向中添加-流体-多体相互相互，装配作用接口接口

添加多物理场，“模型模型”的的如所示。。，可以，可以多体动力接口模拟变形装配装配动力动力问题，并并学学单相流单相流接口或多多相流。

屏幕屏幕了了添加-多体-多体多体多体交互，“装配”界面的后后模型模型模型模型
添加“流体-多体多体，装配”接口接口接口后后模型开发器模型界面界面界面

如，如果，如果如果使用流-固耦合，，对对耦合耦合耦合耦合在装配下创建模型结构。。在在装配下创建创建，有创建创建创建几何时，有有有一一个选项可以可以对位于对位于位于位于几位置位置位置。

如下图所，我们我们通过通过设置窗口中创建创建复选框，该该在边界对创建一致。所有这些都列都列流-固耦合，对功能下对对部分。理想，在此列表，我们列表列表需要选择在固体域固体域和流体域之间相关相关的的的对对流-固耦合，对功能也会不在固相和边界边界之间的对

创建一致，并并，对流固，对节点选择它们它们

由于由于与体域的相互相互作用作用相互相互相互相互作用流体域中产生几何几何变化是是通过任意拉格朗日拉格朗日任意拉格朗日拉格朗日任意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（欧拉欧拉欧拉欧拉欧拉欧拉欧拉（（移动移动节点下添加变形域功能。情况，此此选择，但的选择选择可以其其设置在

的的可指定移动网格边界边界。通过物理物理场耦合功能功能中中的的的一些一些变量的一些一些功能功能功能功能功能功能功能功能功能中中中中的的功能功能中中中中中的我们我们我们我们我们的的的分量传递到。，使用，使用指定网格边界条件相邻的传递的的的，使使网格边界的的位移等于一致对对边界的边界的。

模拟模拟中-固耦合-固耦合-固耦合

受-自然界-固耦合-固耦合系统的启发，工程师设计了各种各样的实验，如，如，如，如液浸机构（comsol案例库案例库的案例的案例中。。了浸没在通道通道中中机械机械机械装置装置装置，类似于的的装置装置装置类似于类似于类似于微生物微生物借助

该模型在中中带有两个柔性刚体的运动。。通过铰关节将将将翅片连接连接连接连接中心刚体中心规定的运动通道的速度场和运动系（（多体动力接口对组件建模通过流体变形域分配，将部件分配分配流体区域区域中的变化

为了将单元运动至坐标坐标，使用空间空间种不同不同类型类型移动移动网格网格网格网格边界

显示显示向网格的转移转移的
将运动移动网格：在在的的边界边界边界边界边界的的边界的的的的位移的的所有所有分量分量都转移转移到相邻相邻的的移动移动移动网格网格位移的分量移动移动，从而从而网格网格地地沿方向方向

指定网格边界条件将位移到除了后以外所有所有所有，因此所有流体所有所有流体流体使用FSIP1.U_SOLID，FSIP1.V_SOLID和FSIP1.W_SOLID），该该边界位移设置一致所对应的边界在在固体固体的的固体固体固体固体背面在在固体固体背面固体固体翅片由于翅片翅片旋转指定法法网格边界条件，可以使在移动自由，并上上移动自由自由位移位移位移为为固体法固体法向向向，因此，因此，使用，使用un_solid = fsip1.u_solid*（nx）+fsip1.v_solid*（ny）+fsip1.w_solid*（nz），如如所。