主动脉瓣膜耦合：生物医学领域

模型背景：

主动脉瓣膜几何模型与主动脉直径、年龄相关，采用专业软件完成参数化建模。

瓣膜计算网格、流场计算网格，采用专业网格划分软件完成。

主动脉、瓣膜材料为mooney-rivilin模型，三个瓣膜之间存在contact接触界面定义。

流场入口采用主动脉根部压力变化输入，出口为恒定参考压力。

由于瓣膜启闭过程，流场网格变形显著，采用remesh方式处理流场网格变形。

(structure meshes)                                                            (CFD meshes)

Initial meshes for FSI

计算过程：

按照pfais引导菜单，逐步完成计算。

选择准备就绪的CFD、Structure文件，输入CPU个数。

指定结构模型中参与流固耦合计算的FSI边界ID，时间积分方法等主要设置，pfais自动检测结构模型。

指定流场模型中参与流固耦合计算的FSI边界ID，以及其它的主要设置，pfais启动fluent开始CFD迭代。

用户观察CFD迭代给出的各种结果，可多次进行CFD Only计算，并可在初始场认可情况下，开始FSI耦合迭代。

迭代完成后，结果合理则进行下一步FSI迭代，或者多步FSI迭代，或者下一步CFD Only计算；如果结果收敛不够，则仍可以在此时间步继续迭代。

计算结果：

此模型进行第一步FSI调试（先分两次进行CFD Only迭代共60次，然后启动FSI耦合迭代20次），然后自动进行60步FSI迭代（每一步FSI迭代，CFD迭代约为20次）的结果如下：

(pfais)                                                            (fluent)

 Pressure contours

 (pfais)                                                            (fluent)

 Wall shear stress contours

(pfais)                                                            (adina)

 Displacement contours

(pfais)

 Nodal forces contours（仅pfais可给出FSI Interfaces的Nodal forces结果）

气球充气模拟：薄膜与气流（流体）相互作用

采用pfais模拟气球充气过程。薄膜结构采用四边形shell算法，材料类型为mooney-rivlin。流场模型采用六面体网格，理想气体算法，inlet恒定流速2m/s，流动模型为缺省湍流，整体模型采用1/2对称处理。

耦合计算的时间步长，第1步调试时采用0.002s，第2步调试采用0.008s，之后的60步自动计算采用0.008s。

计算结果如下：

充气初始阶段

持续充气阶段

充气结束状态

CFD模型不需要remesh，fluent展现了强大的动网格能力。

pfais提供的shell double sides fsi功能，用来处理薄膜两侧都存在流体耦合的情况，具体案例可参考pfais tutorial相关例题。

由此进行拓展，pfais可胜任薄膜、充气结构、LTA与内、外流场相互耦合作用的模拟。