双向耦合 — CAE术语解说

单向耦合是将A的分析结果仅单向传递给B。双向耦合是A和B相互交换数据，同时更新解。例如翼的FSI分析中，流体对翼施加压力使其变形，变形后的翼形改变流场。这种相互作用就是双向耦合。

在每个时间步，流体求解器和结构求解器交替进行计算并交换结果。流体端将壁面压力和剪切力传递给结构端，结构端将位移反馈给流体端。在收敛前，一个步长内可能需要多次交互，这叫做内部迭代（sub-iteration）。

当变形对流场影响很大的情况下，双向耦合是必需的。风力涡轮机叶片、心脏瓣膜仿真、降落伞展开分析等都是典型例子。相反，对于发动机机体热变形这样变形量微小的情况，单向耦合通常就足够了。

这是很常见的问题。首先可以引入松弛因子（under-relaxation factor），使位移更新更保守。Aitken加速法这样的动态松弛也很有效。如果还是不行，可以减小时间步长，或者检查网格质量。

不是。双向耦合是指"数据相互传递"，实现方式通常是分区型（分离求解）。强耦合指的是将所有物理场集成到一个矩阵中同时求解的单体式方法。强耦合更稳定，但实现难度大得多。在实务中，用ANSYS System Coupling这样的分区耦合工具来处理FSI问题最为普遍。