【COMSOL】全流程实践与解析 Demo2-流固耦合
2026/8/26 18:21:58 网站建设 项目流程

目录

一、模型向导

二、建模

1. 参数

2. 几何

3. 物理场

(1)层流

(2)固体力学

4. 材料

5. 网格划分

三、计算

四、后处理

1. 速度流线

2. 流场动画

3. 变形网格与几何

4. 网格速度箭头

5. 流体速度箭头

6. 入口流速、网格速度、网格位移曲线


一、模型向导

空间维度:【二维】

物理场:【流体流动】→【流-固耦合】,接口中包括单物理场【层流】、【固体力学】,多物理场【流-固耦合】,和分析方法【动网格】

动网格-变形域】:负责处理计算域/网格随位移、边界运动等发生变化的问题

研究:【瞬态】

二、建模

1. 参数

(1)几何参数

入口流速 U:3.33 cm/s

通道高度 H:100 um

(2)液体流速函数

【定义】→【函数】→【解析】

表达式:

t^2/sqrt((0.04[s^2]-t^2)^2+(0.1[s]*t)^2)

2. 几何

(1)流体场矩形

【几何】→【矩形】

设置参数,注意单位

(2)固体块矩形

【几何】→【倒圆角】

域选择固体块矩形的上两点

3. 物理场

(1)层流

选中流体场区域(动网格也是)

除了已有的流体属性、初始值、壁,还需要设置层流的出入口

入口设置

出口设置只需要选择右边界为域

(2)固体力学

选中固体块区域

给固体块下边界施加固定约束

4. 材料

【组件】下的【材料】→【空材料】

(1)层流

(2)固体

5. 网格划分

形状选择【自由三角形网格】,应用到【整个几何】

单元大小设置为【流体动力学】

三、计算

【瞬态设置】

设置好输出时步和容差

range(0,0.005,0.75):0-0.75s,每 0.005s 输出一次结果

计算结果

四、后处理

1. 速度流线

【速度】→【流线】

主要设置好【流线定位】

2. 流场动画

【导出】→【动画】→【播放器】

下面的【每帧显示时间】可以调整播放的速度,数值越大越慢

3. 变形网格与几何

【结果】→【二维绘图组】

时间选择的是前处理中第一组的 0 秒

在模型树中右键该二维绘图组 → 【表面】

设置好表达式和着色样式后【绘制】

新建表面2,同样的设置,右键表面2 →【选择】固体块区域,绘制

得到固体和流体区域的网格图

下图是 0s 的网格细节图:

回到【二维绘图组】(现【变形网格与几何】)可以调整时间

如 2s 的网格细节图,更形象地观察到固体发生明显变形:

4. 网格速度箭头

【二维绘图组】→【面上箭头】

修改表达式

回到【二维绘图组】设置时间

5. 流体速度箭头

【二维绘图组】→【面上箭头】

不需要修改表达式,设置好时间后直接【绘制】

6. 入口流速、网格速度、网格位移曲线

【结果】→【一维绘图组】→【全局】

设置全局表达式,绘制出【入口流速曲线】

【结果】→【数据集】→【二维截点】

【一维绘图组】→【点结果图】

数据集选刚刚的【二维截点】

表达式改为【xt】,表示网格 x 向的速度

勾选【显示图例】,手动设置

绘制出【网格速度曲线】

复制粘贴【点结果图】

表达式改为【x-X】,修改【图例】

绘制出【网格位移曲线】

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