流体结构相互作用参考

流体区域 > 交界面 > 物理条件

FSI 耦合指定

用于检查固体域和流体域之间的耦合。此属性为只读，并且取决于固体区域的运动设置。

对于固体为固定或受刚体或叠加刚体运动影响的问题，此属性设为固体运动。
对于固体受固体位移影响的问题，此属性设为固体位移。

固体区域 > 交界面边界 > 物理条件

FSI 动态稳化

当将流体结构耦合求解器的稳化方法设为动态（请参见稳化方法）并将 FSI 耦合指定设为流体负载 - 压力和壁面剪切应力或流体负载 - 压力（请参见 FSI 耦合指定）时可用。

用于为每个单位面积的位移流体选择计算方法。求解器使用此值作为隐式算法的预解算子，以实现稳定性。求解器会添加力校正，它与单位面积的位移流体和结构加速度的变化二者的乘积成比例。此预解算子在强耦合 FSI 应用中尤为重要。


方法	对应值节点
自动 Simcenter STAR-CCM+ 将自动估计单位面积的位移流体体积。	无
手动用于手动指定单位面积的位移流体体积。	FSI 动态稳化系数用于设置位移流体体积/表面面积

FSI 耦合指定

指定流体和固体之间的耦合。


方法	相应的物理值
解耦忽略流体负载对固体的影响。	无
流体负载 - 压力和壁面剪切应力考虑流体压力和壁面剪切应力对固体的影响。请参见 Eqn. (291)。	FSI 映射拉力用于指定在其中定义 FSI 映射拉力矢量的坐标系。请参见FSI 映射拉力。
流体负载 - 压力考虑流体压力对固体的影响，同时忽略壁面剪切应力。压力是流体负载的法向分量，如 Eqn. (291) 中定义。
流体负载 - 壁面剪切应力考虑流体壁面剪切应力对固体的影响，同时忽略压力。壁面剪切应力流体负载的切向分量，如 Eqn. (291) 中定义。

FSI 流体负载剪切

用于在压力和剪切力任一选项处于活动状态时设置它们的极限值。


属性	对应值节点
压力激活时，用于设置施加于固体的流体压力的限制值。	FSI 压力剪切指定流体压力的最大值和最小值。仅将指定范围内的值应用于固体。
剪切力激活时，可以指定施加于固体的壁面剪切应力的上限。	FSI 剪切力剪切指定壁面剪切应力的最大值。仅将低于指定最大值的值应用于固体。

FSI 流体负载跃升

Simcenter STAR-CCM+ 将在指定的时间中，将流体负载从零跃升到实际值。

选项

对应值节点

无: 在模拟开始时应用完整的流体负载。

无

线性: 流体负载将在指定的时间内线性增加。

FSI 拉力线性跃升

用于指定将应用流体负载的开始时间和停止时间。

注	请确保先设置停止时间，再设置开始时间。

表面载荷线性化

当固体物理连续体中非线性几何模型处于活动状态时可用。请参见非线性几何模型参考。

流体结构耦合求解器

流体结构耦合求解器管理流体和固体之间耦合场的映射。在求解器的属性中，可以指定整个固体-流体交界面上的稳化方法。

求解器属性

稳化方法

用于选择双向耦合 FSI 模拟的稳化方法。除了稳化求解，稳化方法还会加快耦合系统的收敛。单向耦合问题不需要稳化。


方法	对应节点
无（默认）适用于单向耦合 FSI 设置。FSI 问题未应用稳化。	无。
恒定位移亚松弛对流体-结构交界面的变形应用指定的恒定亚松弛因子。适用于双向耦合 FSI 设置。	求解器 > 流体结构耦合 > 恒定位移亚松弛用于设置亚松弛因子。
动态指定用于计算单位面积位移体积的方法。建议用于含有相对较大位移流体体积的瞬态双向耦合模拟。	区域 > [固体区域] > 边界 > [交界面边界] > 物理条件 > FSI 动态稳化有关属性的信息，请参见 FSI 动态稳化。

模型兼容性

用于选择是否强制模型兼容性。此功能的选项为：

强制 - 当模拟包含以下任何不兼容的设置时，将阻止模拟运行：
- 内部迭代变形已停用。
- 边界模式流体-结构交界面。
- 选择了纽马克或广义 α 时间积分法的 2 阶临时离散。
忽略 - 当模拟包含不兼容的设置时，允许模拟运行至完成。但是，如果选择此选项，结果可能不准确。

求解器控制

位移收敛容差

收敛容差 - 设置容差以用于评估耦合 FSI 求解的收敛。当固体应力位移残差小于指定容差时，则在时间步的其余部分停止固体应力计算。默认值 1E-10 确定为乘数乘以位移准则的最小限值。
使用参考最小值 - 激活时，收敛容差等于位移准则的最小值乘以乘数。停用时，则使用收敛容差属性直接指定容差。指定收敛容差的值时，将自动停用使用参考最小值。仅当位移准则的准则选项设为最小值时，才能激活使用参考最小值。
乘数 - 应用于位移准则最小值的乘数因子的值，以确定收敛容差。默认值为 1E-4。请参见使用监视器作为停止条件。

恒定位移亚松弛

请参见稳化方法。

监视器

FSI 动态稳化

FSI 动态稳化力的加权欧几里德范数，它是动态稳化带来的、作用于固体的附加虚构力。

{‖ F ‖}_{2} = {(\frac{1}{N} \sum_{j = 1}^{N} {| F_{j} |}^{2})}^{\frac{1}{2}}

其中

N

为矢量维度。有关更多信息，请参见残差范数。

此监视器可用于跟踪 FSI 交界面处的数据交换数，从而跟踪逾力对固体的影响。

如果残差收敛到零，人工力也将收敛到零，因此，其对求解的影响可以忽略不计。如果残差不收敛，求解会将过量稳化带入以下时间步中，导致结果无效。要精确地监视收敛，将归一化选项设为关。

如果使用此监视器作为停止准则，建议使用 AND 逻辑运算符将监视器耦合到另一个停止准则，以防止模拟过早终止。

交界面位移

交界面位移残差（Eqn. (4663) 中的

r^{u (ν)}

）的加权欧几里德范数，即跨 FSI 交界面的位移交换。仅在满足以下条件时，此监视器才可用：

稳化方法设为无或动态。
固体区域上存在固体位移运动。
流体结构耦合求解器处于活动状态。

如果残差收敛到零，则说明求解在 FSI 交界面处处于平衡状态。

交界面映射 FSI 拉力

交界面映射 FSI 拉力残差（Eqn. (4666) 中的

r^{t (μ)}

）的加权欧几里德范数，即跨 FSI 交界面的映射 FSI 拉力交换。仅在满足以下条件时，此监视器才可用：

流体结构耦合求解器处于活动状态。
FSI 耦合指定设为流体负载 - 压力和壁面剪切应力、流体负载 - 压力或流体负载 - 壁面剪切应力。

如果残差收敛到零，则说明求解在 FSI 交界面处处于平衡状态。

场函数

FSI 动态稳化力

此矢量场函数表示固体因动态稳化而承受的额外人工力。仅在将稳化方法设为动态时可用。只能在固态区域 FSI 交界面边界上可视化此场函数。

FSI 拉力

此矢量场函数表示 FSI 交界面流体侧的流体拉力。FSI 拉力是剪切力与法向压力分量之和（施加 FSI 流体负载剪切和/或跃升后）：

T_{f}

T_{s}

T_{N}

T_{f} = T_{s} + T_{N} = T_{s} - p N

(291)

和

N \cdot T_{s} \equiv 0

其中，

p

为 FSI 交界面上的流体压力，

N

为 FSI 交界面流体侧的法向矢量。

如果 FSI 交界面流体侧上的 $T_{f}$ 在基准坐标系 $O$ 中变化，Simcenter STAR-CCM+ 将计算压力和剪切力分量。

FSI 映射拉力

此矢量场函数表示映射到 FSI 交界面固体侧的流体拉力。

t_{j}^{μ}

Eqn. (4662).

对于每次内部迭代，FSI 映射拉力使用 Eqn. (291) 计算得出（其中 $N$ 为 FSI 交界面固体侧的法向矢量），表示随固体运动的负载（例如从时间 $t_{0}$ 到时间 $t_{1}$ ）。

FSI 映射拉力（压力分量）

此标量场函数表示 FSI 交界面固体侧的 FSI 映射拉力的压力分量。仅在流体结构耦合求解器下激活保留临时储存时可用。

FSI 映射拉力（剪切力分量）

此矢量场函数表示 FSI 交界面固体侧的 FSI 映射拉力的剪切力分量。仅在流体结构耦合求解器下激活保留临时储存时可用。

交界面位移残差

表示跨 FSI 交界面交换位移数据的矢量场函数，

{r_{i}^{u (ν)}}_{i = 1}^{N^{v}}

（请参见流体结构相互作用交界面数据交换）。仅适用于固体 FSI 交界面边界。

交界面映射 FSI 拉力残差

表示跨 FSI 交界面交换映射 FSI 拉力数据的矢量场函数，

{r_{j}^{t (μ)}}_{j = 1}^{N^{f}}

（请参见流体结构相互作用交界面数据交换）。仅适用于固体 FSI 交界面边界。

方法	相应的物理值
解耦忽略流体负载对固体的影响。	无
流体负载 - 压力和壁面剪切应力考虑流体压力和壁面剪切应力对固体的影响。请参见 Eqn. (291)。	FSI 映射拉力用于指定在其中定义 FSI 映射拉力矢量的坐标系。请参见FSI 映射拉力。
流体负载 - 压力考虑流体压力对固体的影响，同时忽略壁面剪切应力。压力是流体负载的法向分量，如 Eqn. (291) 中定义。
流体负载 - 壁面剪切应力考虑流体壁面剪切应力对固体的影响，同时忽略压力。壁面剪切应力流体负载的切向分量，如 Eqn. (291) 中定义。

属性	对应值节点
压力激活时，用于设置施加于固体的流体压力的限制值。	FSI 压力剪切指定流体压力的最大值和最小值。仅将指定范围内的值应用于固体。
剪切力激活时，可以指定施加于固体的壁面剪切应力的上限。	FSI 剪切力剪切指定壁面剪切应力的最大值。仅将低于指定最大值的值应用于固体。

方法	对应节点
无（默认）适用于单向耦合 FSI 设置。FSI 问题未应用稳化。	无。
恒定位移亚松弛对流体-结构交界面的变形应用指定的恒定亚松弛因子。适用于双向耦合 FSI 设置。	求解器 > 流体结构耦合 > 恒定位移亚松弛用于设置亚松弛因子。
动态指定用于计算单位面积位移体积的方法。建议用于含有相对较大位移流体体积的瞬态双向耦合模拟。	区域 > [固体区域] > 边界 > [交界面边界] > 物理条件 > FSI 动态稳化有关属性的信息，请参见 FSI 动态稳化。