流固耦合理论最早用于研究土体的固结问题。近年来，流固耦合理论在地基固结沉降变形、深埋高压水工隧洞稳定性、边坡稳定性分析、注水采油、水库诱发地震和核废料地质存储库研究中得到了越来越多的重视，其应用前景也越来越广阔。因此，流固耦合问题分析的实质就是要分析应力和渗流各自变化对饱和连续孔隙介质系统整体的影响。连续多孔介质流固耦合问题求解的控制方程包括平衡方程、连续方程和状态方程。......
2023-06-28
流固双向耦合方法及其守恒原则
【摘要】：当固体结构变形比较大，导致流场的边界形貌发生改变后，流场分布会有明显变化时，单向耦合显然是不合适的，因此需要考虑固体变形对流场的影响，即双向耦合。因此在解决这类问题时，需要进行流固双向耦合计算。流固耦合遵循最基本的守恒原则，所以在流固耦合交界面处，应满足流体与固体应力、位移、热流量、温度等变量的相等或守恒，即满足如下四方程：
流固耦合问题一般分为两类：一类是流-固单向耦合，另一类是流-固双向耦合。单向耦合应用于流场对固体作用后，固体变形不大，即流场的边界形貌改变很小，不影响流场分布的，可以使用流固单向耦合。先计算出流场分布，然后将其中的关键参数作为载荷加载到固体结构上。典型应用如小型飞机按刚性体设计的机翼，机翼有明显的应力受载，但是形变很小，对绕流不产生影响。当固体结构变形比较大，导致流场的边界形貌发生改变后，流场分布会有明显变化时，单向耦合显然是不合适的，因此需要考虑固体变形对流场的影响，即双向耦合。例如大型客机的机翼，上下跳动量可以达到5m，以及一切机翼的气动弹性问题，都是因为两者相互影响产生的。因此在解决这类问题时，需要进行流固双向耦合计算。下面简单介绍其理论基础。
连续流体介质运动是由经典力学和动力学控制的，在固定参考坐标系下，它们可以被表达为质量、动量守恒形式：
式中，ρ为流体密度；v为速度向量；fB为流体介质的体力向量；τ为应力张量；在旋转的参考坐标系下，控制方程变为：
形式和固定坐标系下基本相同，只是速度变成了相对速度，另外就是增加了附加力项fc。固体有限元动力控制方程为：
式中，[M]、[C]、[K]分别是质量矩阵，阻尼矩阵以及刚度矩阵；{F}为载荷矩阵。
流固耦合遵循最基本的守恒原则，所以在流固耦合交界面处，应满足流体与固体应力、位移、热流量、温度等变量的相等或守恒，即满足如下四方程：
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本书采用ANSYS14.5在Workbench平台上完成轴流泵的双向流固耦合过程。另外需要说明的是，双向流固耦合分析的设置相对复杂且困难一些，如果设置不合理或者设置错误，就会有错误提示甚至中断计算，因此在设置时需要非常仔细。如前所述，双向流固耦合中经常发生的错误主要集中在两个方面：1）时间步的统一问题。......
2023-06-26
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微流控芯片技术：IB-LBM流固耦合框架详细阅读
由于前面介绍的LBM并不能处理外力对流场的作用，因此要想实现LBM和IB两种方法的结合，还需要对原有框架进行改进。因此，LBM和IB的结合方式可概括为两方面：一方面，浸入边界将其节点的拉格朗日力转移分配到流体节点上，以影响流体的流动状态；另一方面，在浸入边界附近的流场速度加权累计到相应的节点上，赋予节点一个速度，从而使浸入边界具备运动属性。......
2023-11-03
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为研究传热、水流和力学等参数的横观各向同性耦合效应，采用FLAC3D软件对该地下岩石实验室中的黏土岩的热流固耦合效应进行了数值仿真模拟。图12.3热-流-固耦合关系图温度改变引起的有效应力通过改变计算模型的应变量来实现；孔隙压力对有效应力的影响由太沙基有效应力原理来计算。计算采用的黏土岩热-流-固耦合关系见图12.3。......
2023-06-28
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2023-06-28
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储层裂缝建模与多相流耦合研究详细阅读
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2023-08-20
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研究结果：储层裂缝建模与多相流耦合详细阅读
恢复后的层面模型，即被认定为一个可接受的变形前模型，而构造正演只需对恢复过程进行回放即可获得。目前，有些研究者开始认为裂缝的分形维特征的本质在于介质本身的属性特征，如材料刚度。在裂缝建模的基础上，研究人员提出了多尺度裂缝建模与多相流耦合分析模型。这种方法在进行裂缝性介质内的多相流模拟时，将裂缝与孔隙视为统一的均匀介质进行处理。......
2023-08-20
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