1 实例说明
工业管道系统中经常出现弯管。流体介质流经弯曲管道时，管壁承受流体赋予的压力。不均匀的压力分布会对管道产生额外的应力。采用ANSYS CFD单向流固耦合可以计算管道所承受的应力应变。本教程以弯管应力分析为例，描述利用ANSYS Fluent及ANSYS静力分析模块进行单向流固耦合计算的步骤。
2 计算思路
众所周知，CFD计算的目的是为了获取计算空间中的压力、速度、温度等物理量分布，而结构有限元计算的目的是为了获取结构件上应力、应变和位移等物理物理量。单向流固耦合计算的基本思路为：利用CFD软件计算壁面上压力分布，并将压力值作为载荷加载到固体构件上，利用有限元软件计算固体应力应变。
单向流固耦合计算的数据流程如图1所示。
3 计算模型
计算几何模型如图所示。
图2 计算几何模型
图3 DM中创建的几何模型（既包含流体，也包含固体)
4 流体计算设置
双击B3单元格进行流体网格划分。在mesh中进行边界命名，如图4所示。采用扫描方式进行网格划分，采用网格尺寸为5mm，生成的流体计算网格如图5所示。
图4 边界命名
图5 流体计算网格
返回至FLUENT中进行流体计算设置。
图6 采用压力基求解器
图7 采用Realizable k-e湍流模型
图8 选择water-liquid为工作介质
图9 设置计算域中材料介质为water-liquid
图10 设置入口速度2m/s
图11设置出口类型为outflow
图13 设置迭代200步求解计算
图14 壁面压力分布
图15 切面上速度分布
5 固体计算设置
返回至工程面板，双击C3单元格进入固体网格设置模块。
网格划分过程此处不详述，需要注意的是，尽量保证固体网格与流体网格尺寸相当。生成网格如图16所示。
图16 固体计算网格
图17 插入压力
按几何对应关系插入流体压力。
设置管道两头为固定约束，如图18所示，进行求解计算。
图18 约束定义
图19 应力分布