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基于FLUENT在Workbench平臺下參數化及優化應用

2016-10-22  by:CAE仿真在線  來源:互聯網


1、 參數化分析

參數化的好處:參數化設計能大大提高模型、網格的生成和修改的速度,提高效率,減少錯誤;在系列設計、相似設計,產品研發前端,參數化都具有較大的價值;利用參數化功能,為后續方便地做優化設計做準備。

參數化的應用案例1:模型尺寸及網格尺寸、邊界條件參數化分析

參數化的應用案例2:零厚度板的弧度、角度、長度等參數化分析

案例總結:


1、 參數化工程應用:有了參數化分析,客戶不再需要大量修改模型的工作量(模型參數化在模型修改部分有一定的限制條件),客戶可以方便地直接通過Workbench平臺修改工程項目中關心的角度變化弧度變化長度變化直徑變化等參數對流場和流態的影響。目前,因為ICEM已經集成在workbench平臺下,使客戶對于零厚度板的弧度、角度、長度等參數化變化對流場影響的分析變成了現實。網格劃分中的尺寸、節點數目、邊界層網格尺寸大小、層數、網格總數、網格質量標準等也都可以被參數化控制。有了參數化分析,客戶可以方便地對FLUENT求解中的同類型的大量邊界條件(速度、溫度、壓力、湍流強度、耗散率等)進行參數化分析(參數化設置好后,所有工況的計算全部自動后臺運行并自動輸出計算結果)。另外,借助CFDPOSTExpression可以方便地創建客戶關心的輸出參數作為監控對象,對于系列工況的計算結果,CFDPOST還可以實現多工況的同步對比。

2、參數化軟件解決方案:模型部分——如果采用DesignModerler建模,可以選用DM進行模型參數化抽取,如果采用諸如Catia等軟件建模,可以使用集成在DM下的SpaceClaim(模塊需要新增,可集成在DM下)進行參數化抽取;網格部分——可以采用AnsysMehsing或者ICEM CFD進行網格劃分,可實現對網格劃分尺寸、節點數、邊界層網格尺寸、層數等進行參數化提取;求解器部分:FLUENT集成在Workbench后,可以方便地對邊界條件、材料物性等進行參數化抽取;后處理部分:CFDPOST可以方便地通過Expression功能隨意創建升力、阻力、壓降、速度或溫度耗散等作為輸出參數進行監控。

2、 優化分析

優化設計的好處(反設計):通過指定優化目標(如壓降最小)和影響因素的變化范圍(如邊界條件),借助優化算法,精確尋找出特定目標下影響因素的精確值。

優化的應用案例1:期望壓降和出口溫度耗散最小,尋找最優的邊界條件。

優化的應用案例2:期望阻力最小和升力最大,尋找最佳的攻角。


案例總結:


1、優化工程應用:借助優化分析,客戶可以對工程上比較關心的進出口壓降最小、出口面溫度或速度耗散最小(即要求出口面的溫度或速度平均分布),通過指定邊界條件變化范圍和優化目標,反算出邊界條件;另外,對于障礙物繞流計算,可以指定阻力最小、升力最大的優化目標,反算出最佳攻角。在工程項目中,優化分析還可以對影響優化目標的眾多因素進行敏感性排序分析。除此外,還可以指定優化目標的具體值大小或變化范圍,來尋找最佳輸入參數。

2、優化軟件解決方案:FLUENT整合到Workbench平臺下后,借助該平臺下的DesignXplorer模塊,可以方便地對物理模型進行參數化分析的基礎上實現優化分析。客戶借助DesignXplorer模塊中的Parameters Correlation可以實現對眾多輸入參數進行敏感性分析;借助ResponseSurface可以通過樣本點仿真分析,建立輸入參數與輸出之間的響應面分析,找到輸入參數與輸出參數之間的對應關系;借助ResponseSurface Optimization模塊,客戶可以通過之前的響應面數據和指定優化目標,迅速找到最佳的輸入參數。



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