一种基于流固耦合的仿真分析方法及系统技术方案

技术编号:43314145 阅读:67 留言:0更新日期:2024-11-15 20:16
本发明专利技术涉及一种基于流固耦合的仿真分析方法及系统,属于仿真分析技术领域,解决了现有流固耦合的计算效率低、收敛速度慢而导致无法快速获取准确的分析结果的问题。方法包括导入元件的结构几何模型,生成流体几何模型,进行离散化的网格划分;根据边界条件计算物理量从流场耦合界面到结构场耦合界面的第一传递矩阵;构建流固直接耦合系统方程并变换为三个子方程;执行流固耦合分析,通过迭代计算的方式在每个时间步的每次迭代中基于三个子方程采用任意一个流场求解器和结构场求解器更新流场和结构场未知量,以及拉格朗日乘子,直至均小于各自的收敛容差且完成所有时间步;从输出的结果文件中提取出分析结果。实现了高效准确的流固耦合仿真分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仿真分析,尤其涉及一种基于流固耦合的仿真分析方法及系统


技术介绍

1、流固耦合现象在许多工程和自然系统中都非常重要,如航空航天、海洋工程、生物医学、化工设备等。在这些系统中,流体的流动可能会引起结构的变形,而结构的变形又反过来影响流体的流动。

2、现有主要采用直接耦合方法和迭代耦合方法,其中直接耦合方法是将流体和固体的方程作为一个整体同时求解,适用于强耦合场景;迭代耦合方法没有流体和结构体耦合的系统方程,通过迭代求解流体和结构体各自方程直到满足收敛条件;在每次迭代中计算量较小,但可能需要更多的迭代次数才能收敛,而且不适用于强耦合场景。

3、现有直接耦合方法只有当流场、结构场都采用相同方法时,才能构造出流固耦合系统方程,只能用于解决简单的应用问题;但实际工程应用比较复杂,结构场计算通常采用有限元方法,而流场通常采用有限体积方法,极少采用有限元方法,因此这些工程问题无法利用直接耦合方法来计算出分析结果;而且,由于流场、结构场力学特性客观差异,得到的流固耦合系统方程是典型的预条件较差甚至病态条件的非线性方程,使用现有直接耦本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于流固耦合的仿真分析方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于流固耦合的仿真分析方法,其特征在于,根据第一传递矩阵、拉格朗日乘子、流场未知量和结构场未知量,通过以下公式构建流固直接耦合系统方程:

3.根据权利要求2所述的基于流固耦合的仿真分析方法,其特征在于,所述三个子方程包括:流场子方程、结构场子方程和关联子方程;通过以下公式表示所述三个子方程:

4.根据权利要求2所述的基于流固耦合的仿真分析方法,其特征在于,在所述迭代计算之前,还包括计算迭代初始值用于第一次迭代中;所述计算迭代初始值是通过设置拉格朗日乘子为0,根据所述...

【技术特征摘要】

1.一种基于流固耦合的仿真分析方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于流固耦合的仿真分析方法,其特征在于,根据第一传递矩阵、拉格朗日乘子、流场未知量和结构场未知量,通过以下公式构建流固直接耦合系统方程:

3.根据权利要求2所述的基于流固耦合的仿真分析方法,其特征在于,所述三个子方程包括:流场子方程、结构场子方程和关联子方程;通过以下公式表示所述三个子方程:

4.根据权利要求2所述的基于流固耦合的仿真分析方法,其特征在于,在所述迭代计算之前,还包括计算迭代初始值用于第一次迭代中;所述计算迭代初始值是通过设置拉格朗日乘子为0,根据所述三个子方程计算出流场未知量的初始值,结构场未知量的初始值,以及更新拉格朗日乘子得到拉格朗日乘子的初始值。

5.根据权利要求3所述的基于流固耦合的仿真分析方法,其特征在于,所述在每次迭代中根据三个...

【专利技术属性】
技术研发人员:包刚强王昱皓张丹郑建国程海
申请(专利权)人:安世亚太科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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