從2022 R2版本開始,ANSYS Fluent正式發(fā)布了內(nèi)置的參數(shù)化研究功能,可以在Fluent界面中實現(xiàn)參數(shù)化仿真,而不依賴于Workbench或腳本。通過建立參數(shù)化工程項目,可以掃描在Fluent中定義的任何輸入?yún)?shù),獲得任何輸出參數(shù)的響應(yīng),包括通量報告、面/體積積分、表達(dá)式等。
參數(shù)化工作流程的主要特點(diǎn)有:設(shè)計點(diǎn)創(chuàng)建和參數(shù)管理 作業(yè)提交和監(jiān)測 生成集成的各設(shè)計點(diǎn)的獨(dú)立報告和參數(shù)化總結(jié)報告 設(shè)計點(diǎn)文件管理,包括對模擬文件的組織管理,項目的歸檔和提取,可以選擇是保留全部的case/date文件還是僅保留報告數(shù)據(jù)圖1參數(shù)化研究視圖
如圖1所示,F(xiàn)luent界面中增加了專門的參數(shù)化研究工具條和界面,其包含的功能主要有:Study:在執(zhí)行參數(shù)分析時初始化或復(fù)制參數(shù)研究。Design Point:手動或自動創(chuàng)建新設(shè)計點(diǎn),新的設(shè)計點(diǎn)被添加到“設(shè)計點(diǎn)表”中,可以修改參數(shù)和設(shè)置。此外也支持設(shè)計點(diǎn)的導(dǎo)入和導(dǎo)出(CSV格式)。Simulation Report:選項用于為基本設(shè)計點(diǎn)、當(dāng)前設(shè)計點(diǎn)和包括所有設(shè)計點(diǎn)的整個參數(shù)化模擬研究生成模擬報告。Update Options:選擇是按順序運(yùn)行設(shè)計點(diǎn)還是并發(fā)運(yùn)行設(shè)計點(diǎn),也可以自定義為需要更新的設(shè)計點(diǎn)創(chuàng)建日志的方式。Comparison Plot:創(chuàng)建對比曲線的快捷選項,進(jìn)行設(shè)計點(diǎn)結(jié)果之間的比較。2023 R1版本在原有功能的基礎(chǔ)上,功能有所提升:可以在遠(yuǎn)程分布式計算環(huán)境中并發(fā)更新設(shè)計點(diǎn) 可以使用optiSlang(靜態(tài))創(chuàng)建DOE 可以在optiSlang中進(jìn)行后處理 本文以攪拌釜內(nèi)渦流動力學(xué)模擬為例,介紹如何使用Fluent參數(shù)化工作流程,運(yùn)行what-if場景,研究攪拌槳轉(zhuǎn)速對流場的影響以及如何生成和使用參數(shù)化仿真報告。基礎(chǔ)case設(shè)置
【資料圖】
攪拌釜反應(yīng)器在石化及其他行業(yè)有廣泛的應(yīng)用,用于流體混合、醫(yī)藥制造、結(jié)晶等工藝過程。表面渦的形成可能會造成夾雜空氣、不適當(dāng)?shù)幕旌系葐栴},需要盡量避免。
圖2攪拌釜計算模型
為了最大限度的減少空氣夾帶和不良的混合,需要確定產(chǎn)生渦的操作條件。采用穩(wěn)態(tài)VOF方法模擬表面渦的形成,基礎(chǔ)設(shè)置主要有:
設(shè)置 | 參數(shù) |
時間 | Steady |
材料 | 空氣,水 |
湍流模型 | K-omega SST,Curvature Correction |
多相流模型 | VOF,primary phase-空氣,secondary phase-水 |
槳葉轉(zhuǎn)速 | Named Expression:240[rev min^-1] |
求解方法 | Coupled,Second Order Upwind,VOF Stabilization |
計算參數(shù) | Time Scale Factor=1,Number of Interval=5000 |
計算完成后,創(chuàng)建必要的后處理圖形對象,如云圖、速度矢量圖和場景等,會自動添加到最終的仿真報告中。
參數(shù)化研究
1、定義輸入輸出參數(shù)
將槳葉轉(zhuǎn)速設(shè)置為輸入?yún)?shù),基礎(chǔ)case中已經(jīng)將轉(zhuǎn)速以表達(dá)式的形式定義,在表達(dá)式定義面板,勾選Use as Input Parameter。
輸出參數(shù)一般為仿真結(jié)果數(shù)據(jù),可以通過Report Definition定義,在報告定義常規(guī)設(shè)置的基礎(chǔ)上,勾選Create Output Parameter即可。
圖3 輸入?yún)?shù)定義 | 圖4 輸出參數(shù)定義 |
定義完成后,可在Outline View中查看并管理相關(guān)輸入輸出參數(shù),如圖5所示。
圖5輸入輸出參數(shù)列表
2、初始水位局部初始化的自動化
每個設(shè)計點(diǎn)在更新過程中,需要對初始水位進(jìn)行局部初始化,該步驟的自動完成需要借助Execute commands(執(zhí)行命令)來實現(xiàn),如圖6所示,表示在第一個迭代步執(zhí)行1次命令。
圖6定義執(zhí)行命令
3、初始化參數(shù)化工作流程
Ribbon工具條中,點(diǎn)擊Study→Initialize,此時會提示需要創(chuàng)建新的工程項目,選擇Yes保存參數(shù)化項目文件,界面中會出現(xiàn)設(shè)計點(diǎn)表視圖,用于查看、控制設(shè)計點(diǎn)的輸出和狀態(tài)。
圖7 初始化創(chuàng)建參數(shù)化項目文件
參數(shù)化研究會涉及多個不同的獨(dú)立的模擬,每個都有自己的數(shù)據(jù)文件,還有一些中間和附屬文件,如網(wǎng)格文件、報告定義文件、記錄文件、日志文件等等,F(xiàn)luent以“項目”的形式管理文件,后綴為.flprj,同時還有一個同名的文件夾,后綴為.cffdb,用于存儲所有設(shè)計點(diǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)文件。
打開一個項目文件的方式為File→Parametric Project→Open。4、添加設(shè)計點(diǎn)并更新
可以使用手動或自動的方式添加設(shè)計點(diǎn),在設(shè)計點(diǎn)表中修改輸入?yún)?shù)的數(shù)值。如果安裝了ANSYS optiSLang,可以使用optiSLang中的DOE方法(可用方法取決于optiSLang許可類型)自動生成設(shè)計點(diǎn),輸入?yún)?shù)的取值自動計算。
本例采用手動方式,添加4個新設(shè)計點(diǎn),轉(zhuǎn)速分別為200rpm、150rpm、100rpm、50rpm,選擇Update All順序更新所有設(shè)計點(diǎn)。
圖8 更新設(shè)計點(diǎn)
5、繪制參數(shù)關(guān)系曲線
使用對比曲線功能,創(chuàng)建并比較各設(shè)計點(diǎn)及其輸入、輸出參數(shù)之間的關(guān)系。
圖9 參數(shù)化對比曲線
6、生成參數(shù)化仿真報告
可以為每個設(shè)計點(diǎn)生成獨(dú)立的報告,也可以生成參數(shù)化研究報告,方便不同設(shè)計點(diǎn)之間結(jié)果的對比。
圖10 參數(shù)化結(jié)果對比
報告也可以以HTML或者PDF格式導(dǎo)出,便于在脫離軟件的環(huán)境中查看。
7、在optiSlang中后處理
將設(shè)計點(diǎn)信息導(dǎo)出,可以在optiSlang后處理中對參數(shù)化數(shù)據(jù)做進(jìn)一步分析。此功能目前為測試功能,需要使用命令/define/beta-feature-access Yes激活Fluent的Beta功能。
圖11 optiSlang后處理
免責(zé)聲明:本文不構(gòu)成任何商業(yè)建議,投資有風(fēng)險,選擇需謹(jǐn)慎!本站發(fā)布的圖文一切為分享交流,傳播正能量,此文不保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,內(nèi)容僅供參考
關(guān)鍵詞: