强流固耦合仿真分析解决方案：与Abaqus的原生双向耦合能力和处理复杂运动与变形的能力使FlowVision在生物医学和航空航天领域表现卓越！

发布时间：

2026-09-11 16:50

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在数字化设计与精准医疗深度融合的当下，流体与结构的强相互作用（Strong FSI）仿真正从"辅助手段"走向研发决策的核心环节。FlowVision 流体仿真软件凭借与 Abaqus 的原生双向耦合架构，以及处理大变形、大位移、多体运动的能力，正在生物医学与航空航天两大高门槛领域持续兑现工程价值。

原生双向耦合 SGGR 亚网格解析复杂运动与变形 CFD 流体仿真分析

PART 01

强流固耦合仿真分析，到底在算什么

结构在流体载荷下变形，变形后的几何又反过来重塑流场——当这种"双向反馈"不可忽略时，就必须采用强（双向）耦合求解：每个时间步内，流体求解器与结构求解器反复交换压力载荷与位移数据，直至界面力与位移同时收敛。

心脏瓣膜的启闭、直升机水面迫降时的结构冲击、包装材料成形中的大变形，都属于典型的强耦合问题：单向弱耦合会丢失关键的瞬时反馈，导致峰值载荷与运动形态预测失真^[1][2]。

PART 02

与 Abaqus 的原生双向耦合：直连而非拼装

FlowVision 与 Abaqus 的耦合采用原生直连方式——两大求解器直接通信，不依赖任何第三方中间件，载荷传递与插值误差完全可控^[3]。

其方法学根基可追溯至 2004 年 Abaqus 用户大会的奠基性工作：基于 FlowVision 独特的网格生成技术，实现结构与流体域之间完全守恒（无数据损失）的双向数据传递，并在整个耦合过程中保持控制方程的近似精度不被降级^[1]。2017 年发表于《Чебышевский Сборник》的强耦合数值算法研究，进一步系统验证了该框架在强相互作用问题中的稳定性与收敛性^[2]。

PART 03

处理复杂运动与变形：三大技术支柱

FlowVision 强耦合解决方案的核心竞争力，集中体现在三项技术上：

SGGR亚网格几何解析：无需贴体网格，在粗六面体网格上直接解析小于网格尺度的曲面边界，配合自适应加密，天然适配大变形界面^[1][4]；

MBMoving Bodies 运动体技术：支持多个运动/变形物体的独立定义与相互作用，覆盖旋转、平移、自由运动等复杂工况；

GAPGap Model 间隙模型：解析微米级间隙内的泄漏流，在瓣膜对合缘、密封结构等场景不可或缺。

从利乐包材成形的大变形 FSI 全过程模拟，到轮胎滑水这类多相流-结构耦合问题，Direct Coupling 界面让工程师以统一流程完成"流体+结构+耦合"的完整建模^[5][6]。

PART 04

生物医学与航空航天：两大标杆应用场

▍生物医学领域
帝国理工学院团队在 Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 发表的患者专属生物主动脉瓣全耦合 FSI 模型中，FlowVision 负责流场求解，其结果与 4D Flow MRI 影像数据呈现良好一致性，并提供了单纯影像无法获取的壁面应力等增量信息^[4]。2026 年，IRCCS ISMETT 与 Medividia 团队进一步完成经临床验证的 TAVI 患者专属双向 FSI 建模——以 Abaqus/Explicit 求解支架扩张，与 FlowVision 双向耦合，并依据 ASME V&V 40 原则以概率化分析对比术后实测的峰值流速、有效开口面积与跨瓣压差^[7]。同期 APL Bioengineering 的群体级验证显示，此类模型对器械直径的预测误差控制在 5% 面积度量以内、血流动力学指标误差在 10% 以内^[8]。国内权威期刊《医用生物力学》2026 年综述亦指出，流固耦合仿真已成为心脏瓣膜器械研发、风险评估与术前规划的核心工具^[9]。

▍航空航天领域
在第 33 届欧洲旋翼机论坛上，喀山直升机公司与 TESIS 联合报告了 FlowVision-Abaqus 直连耦合在直升机水上迫降冲击问题中的应用，展现了强耦合方法对极端瞬态流固事件的刻画能力^[3]。全心血流动力学 CFD 模拟等心血管研究，也持续为医疗器械设计与患者诊疗提供量化依据^[10]。

从心脏瓣膜到旋翼机迫降，强流固耦合正在定义高可信度仿真的标准

References ｜参考文献

Aksenov A, Dyadkin A, Luniewski T, et al. Fluid Structure Interaction Analysis Using Abaqus and FlowVision[C]//Abaqus Users' Conference, 2004: 1-9.
Аксёнов А А, Жлуктов С В, Сон Э Е, et al. Решение Задач Взаимодействия Жидкости и Конструкции с Использованием Программных Комплексов FlowVision и CAE FIDESYS[J]. Чебышевский Сборник, 2017, 18(3): 28-43.
Aksenov A, Iliine K, Schelayev A, et al. Modeling Fluid Structure Interaction for Aerospace Applications[C]//33rd European Rotorcraft Forum (ERF), Kazan Helicopters / TESIS / Capvidia, 2007: 1-12.
Yin Z, Armour C, Pirola S, et al. A Fully Coupled Fluid-Structure Interaction Model for Patient-Specific Analysis of Bioprosthetic Aortic Valve Haemodynamics[J]. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2025, 13: 1584509.
Mameli A, Magnusson A, Aksenov A, et al. Simulating the Pouch Forming Process Using a Detailed Fluid-Structure Interaction[C]//2013 SIMULIA Customer Conference, 2013: 1-15.
Sung M F, Chen C F, Chen C J. Using the CFD Technique to Analyze Tire Tread Hydroplaning Effects[J]. Asian Journal of Engineering and Technology, 2015, 3(3): 151-157.
Catalano C, Ozturk D, Bastron M, et al. Clinically-Validated Fully-Coupled Patient-Specific Fluid-Structure Interaction Modeling of TAVI Hemodynamics[J/OL]. Research Square (Preprint), 2026.
Catalano C, Scuoppo R, Turgut T, et al. Credibility Assessment of Patient-Specific Modeling in Transcatheter Aortic Valve Implantation. I. A Population-Based Validation[J]. APL Bioengineering, 2025, 9(4): 046101.
王盛章, 蔡云寒, 居佳怡. 心脏瓣膜计算机建模仿真研究进展[J]. 医用生物力学, 2026, 41(2): 331-338.
Vucinic D, Yang T, Aksenov A. Human Heart Blood Flow Simulations Based on CFD[J]. International Journal of Fluids and Heat Transfer, 2016, 1(2): 15-34.

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