CFD|流固耦合(FSI)操作教程
midas NFX CFD流固耦合（FSI）的特点：
1． FSI分析可以用于各种流体，包括不可压流，轻微可压流，正压流等，另外，所有的流体材料模型可配合湍流模型和VOF法应用在FSI分析中，也支持非牛顿流体的FSI分析
2． 适用于从低雷诺数到高雷诺数的各种问题
3． FSI界面类型支持面与面，边与边，体与体
4． 允许流体模型和结构模型使用任意的网格。而且，流体和结构的网格在流固耦合界面上不必完全匹配
5． 热和多孔介质的耦合可以用在流体和结构模型之间
6． 所有的结构单元，接触和结构材料模型（如弹性，橡胶，塑料等）都可以用于FSI求解
7． 支持非线性和动力载荷
8． FSI可以使用动网格来分析旋转设备和涡轮机械
9． FSI 支持流-固-热耦合分析
10. FSI分析支持稳态CFD和瞬态CFD
如果结构的变形非常小，并且随时间的变化也相对缓慢，流体的行为不会受到变形的影响。此时只需考虑单向FSI；如果变形随时间的变化非常快 （每秒超过若干周期），那么，即使是小结构变形也会在流体中产生压力波，这些压力波会使振动结构产生声辐射。这类问题可以归结为声-结构相互作用，而不是流-固耦合 。
midas NFX CFD 提供了三种用于分析流固耦合相关的计算方式
1.新建项目
点击[新建]，以新建一个分析项目。
选择模型维度，并将单位系统更改为m制单位，点击[确认]
点击左上角保存，输入项目名称。
在空白处右键，点击隐藏所有导航。
2.导入几何
点击主菜单中[几何]选项卡，选择CAD文件 [导入]
几何文件见下方“阅读原文"
选择如图所示的几何文件，点击[打开]
模型中包含两部分：广告牌（壳体部分），广告牌外流场（实体部分），外流场又分成了两部分,主要是为了便于网格划分。
3.定义材料
点击主菜单中[网格]选项卡,选择[材料]
在弹出的窗口中点击[创建]旁的下三角符号，选择[流体(CFD)]
在弹出窗口中选择[AIR_25`C]，点击[确认]-[关闭]。
继续创建材料，选择[各向同性]材料。
材料类别选择[铝合金]，在其中选择[6061 Alloy]，点击[确认]
4.定义单元特性
点击主菜单中[网格]选项卡，选择[单元特性]。
在弹出的窗口中，点击创建后的下三角符号，选择[2D]
在弹出的窗口中选择[壳]，材料选择上一步创建的[6061 Alloy]，点击[确认]
再次选择创建[3D]，选择[CFD 3D]，材料选择上一步创建的[AIR_25`C]，点击[确认]-[关闭]。
5.划分网格
在视图工具条中按照如图所示选择[线]渲染模式
模型树窗口中，仅勾选实体中的两个体，表面不勾选，此操作表示仅显示实体部分
点击主菜单中[网格]选项卡，选择[尺寸控制]。
在弹出的尺寸控制窗口中，框选图中所示的边，方法选择单元长度，网格尺寸设为0.05m，点击[确认]
按照之前的操作，再次隐藏实体，显示表面。打开尺寸控制的窗口。选择图中面体的所有边，方法选择[单元长度]，[网格尺寸]设为0.1m，点击[确认]
模型树窗口中，仅勾选实体中的两个体，表面不勾选
在主菜单的[网格]选项卡中，点击[3D]
在弹出的窗口中，选择图中里面的几何体，尺寸设为1m，单元点击右下角的双箭头图标，以展开高级选项，取消勾选高阶单元，点击[确认],再点击[适用]，进行网格划分。
*注意流体分析都不要勾选高阶单元
继续进行3D网格划分，选择外面的几何体，尺寸设为5m，勾选[匹配相邻面]，点击右下角的双箭头图标，以展开高级选项，勾选[合并节点]，取消勾选[高阶单元]，点击[确认]，点击[确认]。
在主菜单的[网格]选项卡中，点击[2D]
模型树窗口中，仅勾选表面，隐藏实体和网格组。
取消勾选合并节点
点击主菜单中的[网格]选项卡，选择[创建节点]-[合并]
在弹出的窗口，选择所有壳单元节点，点击[查找]，取消勾选[在中位置合并节点]，点击[确认]。
6.添加CFD边界
右键主窗口[隐藏所有网格组]。
树形菜单取消勾选[尺寸控制]。
点击主菜单中的[CFD]选项卡，选择[入口]。
在弹出的窗口中，选择[面入口]，类型选择[面]，选择如图所示的1个面，入口类型选择[速度]，速度大小为25 m/s，点击[确认]。
点击主菜单中的[CFD]选项卡，选择[出口]。
在弹出的窗口中，选择[面出口]，类型选择[面]，选择如图所示的1个面，出口类型选择[压力：静压]，压力大小为0 Pa，点击[确认]。
点击主菜单中的[CFD]选项卡，选择[壁面]。
在弹出的窗口中，修改名称为wall,类型选择[面]，选择流体域广告牌的14个特征面，其他保持默认，点击[适用]。
继续添加壁面边界，选择面壁，类型选择[面]，选择如图所示的底面，共2个面，其他保持默认,点击[确认]。
点击主菜单中的[CFD]选项卡，选择[对称]。
在弹出的窗口中，选择[对称]，类型选择[面]，选择如图所示的侧面，共3个目标，点击[确认]。
7.添加固体边界
隐藏外流场的实体区域，显示面体
主菜单中的[结构静力]选项卡中，点击[约束]。
在弹出的窗口中选择如图所示的底边，类型选择[固定]，点击[确认].
主菜单中的[结构静力]选项卡中，点击[重力]。
弹出的窗口点击[确认]。
8.添加流固耦合（FSI）界面
点击主菜单中[分析]选项卡，选择[流固耦合FSI]工况，点击[FSI界面]。
弹出窗口中，FSI类型选择[面与面]，CFD的对象选择如图所示的面（此时仅显示流场的实体），结构的对象选择如图所示的面（此时仅显示广告牌的面体），传递数据激活[压力]，点击[确认]。
单向流固耦合：仅考虑风场对结构的作用，忽略结构变形对风场的影响。
9.定义结果监控点
右键显示所有网格组。
点击主菜单中的[CFD]选项卡，选择[结果监控]。
在弹出的窗口中，[类型]选择[节点]，选择流体域出口附近的节点，[结果类型]选择[Y速度]，名称修改为Vy，点击[确定]。
计算过程中，通过速度或压力等监控指标，来判断分析是否达到预期。
10.定义CFD分析工况
点击主菜单中[分析]选项卡，选择[流固耦合FSI]工况，点击[单向FSI]。
在弹出的窗口中，[标题]输入单向FSI，点击[分析控制]后的图标。
点击[一般]选项卡，
最大迭代输入10，间隔输入100 step;
点击[模块数据]选项卡，湍流模型选择[2方程k-w(SST)],点击[确认] ，再点击[确认]。
先任意点击一下非线性静力中的一项，再点击子工况后的图标。
在弹出的窗口中，勾选[几何非线性]，点击[确认]。点击[确认]以保存上述窗口的所有设置
11.运行计算
点击主菜单中的[分析]选项卡,选择[流体分析控制]。
在弹出的窗口中，CPU数量输入 14 ，点击[确认]。
CPU数量：根据电脑配置自行输入略小于总核数的数量。
单元精度：混合>减缩>标准，精度越高计算速度越慢。
该配置预计运行时间约2.5h
点击主菜单中的[分析]选项卡, 选择[求解]。
在弹出的窗口中保持勾选CFD分析工况，并点击[确认]，以提交计算。
分析过程中可观察CFD收敛曲线和监控点曲线，一旦不符合预期可及时停止分析。
收敛曲线NORM GRAPH稳定后若远大于1.00e-003，可能不收敛。注意检查以下几项:
1. 网格节点是否耦合
2. CFD边界中壁面是否有遗漏
3. 入口速度、压力边界单位是否合理等
12.后处理
快捷工具条，点击[修剪平面]
弹出的窗口，平面方向选择[X]，点击[添加]，点击[关闭]，取消勾选[显示封闭部位]，再点击[关闭]
树形窗口选择[分析和结果]，双击稳态CFD分析结果下的[总速度]，并拖放显示窗口下的滚动条，以查看不同时刻流场速度结果。
双击稳态CFD分析结果下的[压力]，并拖放显示窗口下的滚动条，以查看不同时刻流场压力结果。
快捷工具条，再次点击[修剪平面]，恢复正常视图。
树形窗口选择[模型]，仅勾选广告牌2D网格组，隐藏流体域网格组。
树形窗口选择[分析和结果]，双击非线性静力工况下的[总平动位移]，以查看广告牌位移结果
模型树中双击[2D单元-Von-Mises应力]，以查看广告牌应力结果。
树形窗口选择[模型]，勾选流体域几何和网格组。
点击主菜单中的[结果]选项卡，选择 [特殊结果]-[流体] -[流线]。
弹出的窗口中，步骤选择[稳态CFD**]，目标选择广告牌迎风面。
点击左下角播放按钮，可查看流线动图。
