ANSYSWorkbench基础教程与工程分析详解第十一章Workbench多物理场.pdf

第章 Workbench 多物理场耦合分析 ANSYS Workbench 可以将工程中的结构场、流场、温度场、电磁场集合在同一界面中 进行分析，为从事不同的仿真和从事多物理场的耦合提供了很多便利。随着 ANSYS 版本 的不断升级，在Workbench 界面下进行多物理场耦合分析的功能和操作的易用性都在不断 增强。本章通过几个实例结合前面介绍的基本内容一起来体会在Workbench 界面下综合功 能的应用。 本章所要学习的内容包括： 了解场的基本概念 了解耦合场分析 掌握ANSYS Workbench 耦合场分析的操作步骤 11.1 多物理场耦合分析基础 11.1.1 场的基本概念 从数学角度而言，场是给定区域内各点数值的集合，这些数值规定了该区域内一个特 T T 定量的特性，即场是定义在空间区域上的函数，比如 是温度场中的物理场（是温度场）。 从物理上而言，场是遍及一个被界定的或无限扩展的空间内的，能够产生某种物理效 应的特殊物质，通常具有能量。通俗地讲就是确定空间区域上的每一个点都有确定的物理 场与之对应，则称在该区域上定义了一个场。 通常按场与时间的关系或按物理量的性质进行场的分类，如按场与时间的关系分为以 下两种。 1 （）静态场：场量不随时间发生变化的场。 2 （）动态场：场量随时间变化而变化的场，有时候也称为时变场。 按物理量的性质分为以下两种。 （1）标量场：描述场的物理量是标量，如温度场、电位场、高度场等。通常以函数μ （x ，y ，z ）表示。 （2 ）矢量场：描述场的物理量是矢量，如流场、重力场、电场、磁场等。通常以函数 F （x ，y ，z ）表示。 第章 Workbench 多物理场耦合分析 一般而言，工程的场主要有结构场、流场、温度场、电磁场。 11.1.2 耦合场分析 - 当要对模型求两个或两个以上不同场时通常称为多物理场耦合分析，如流 固耦合、结 - - - ANSYS 397 构 温度场耦合、电磁场 温度场 结构场耦合分析等。随着 版本的不断升级，在 Workbench 界面下进行多物理场耦合分析的功能和操作的易用性都在不断增强。 在ANSYS 中多物理场的耦合方法主要有以下两种。 1 （）直接耦合法：在一个分析中主要采用耦合单元方式进行仿真。其特点是：同时求 解所有自由度，数学上通常采用矩阵耦合法，在ANSYS 软件中采用耦合单元实现。 2 （）顺序耦合法：采用两个或两个以上的分析过程，其中将一个分析的结果作为另外 分析的“载荷”，按执行方式又有单向（1-way）和双向（2-way ），其中，双向（2-way ） 耦合可以同步进行求解不同物理场。顺序耦合法的特点是：至少要有一次迭代，数学上通 常采用矢量