强耦合 — CAE用语解说

「物理场同士的影响很强」对应「解法很强（紧密）」。强耦合（单体法）是指将流体和结构的方程作为1个大型联立方程组同时求解。弱耦合（分区型）是分别求解各物理场，在界面处交换数据的方法。例如心脏血流与瓣膜的FSI（流体-结构耦合）分析，流体压力与结构变形之间的影响非常强，所以在许多情况下需要使用强耦合。

理论上是应该的，但实际上存在问题。强耦合会导致联立方程组巨大化，还需要将流体求解器和结构求解器整合为一体，实现困难。计算成本也很高。当物理场影响较弱时（例如外部流动中空气动力荷载导致的结构位移很小时），弱耦合就能获得足够的精度，不划算投入那么多成本。

颤振（机翼空气动力弹性不稳定现象）、水中薄膜结构的振动、血管壁与血流的耦合、降落伞开启模拟等。共同点是「结构的变形对流动产生重大影响，流动反过来又进一步变形结构」这种反馈很强的情况。弱耦合会以1步延迟来捕捉这种反馈，能量守恒会破坏并可能发散。

COMSOL Multiphysics擅长单体型强耦合。Abaqus的热-结构耦合温度-位移也是强耦合。FSI的完全单体法还是以研究阶段的代码为主，但Ansys System Coupling的强耦合迭代法（Quasi-Newton法）在弱耦合框架内能实现接近强耦合的精度，在实务中被广泛使用。

理解弱耦合的区别和双向耦合的概念很重要。

很好的做法。先用弱耦合试试，如果收敛不了再切换为强耦合，这是实务中比较实际的步骤。