基于FLUENT在Workbench平臺下參數(shù)化及優(yōu)化應(yīng)用

2016-10-22 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1、參數(shù)化分析

參數(shù)化的好處:參數(shù)化設(shè)計能大大提高模型、網(wǎng)格的生成和修改的速度,提高效率,減少錯誤;在系列設(shè)計、相似設(shè)計,產(chǎn)品研發(fā)前端,參數(shù)化都具有較大的價值;利用參數(shù)化功能,為后續(xù)方便地做優(yōu)化設(shè)計做準備。

參數(shù)化的應(yīng)用案例1:模型尺寸及網(wǎng)格尺寸、邊界條件參數(shù)化分析

參數(shù)化的應(yīng)用案例2:零厚度板的弧度、角度、長度等參數(shù)化分析

案例總結(jié):

1、參數(shù)化工程應(yīng)用:有了參數(shù)化分析,客戶不再需要大量修改模型的工作量(模型參數(shù)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(guān)心的角度變化、弧度變化、長度變化、直徑變化等參數(shù)對流場和流態(tài)的影響。目前,因為ICEM已經(jīng)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(shù)化變化對流場影響的分析變成了現(xiàn)實。網(wǎng)格劃分中的尺寸、節(jié)點數(shù)目、邊界層網(wǎng)格尺寸大小、層數(shù)、網(wǎng)格總數(shù)、網(wǎng)格質(zhì)量標準等也都可以被參數(shù)化控制。有了參數(shù)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(shù)化分析(參數(shù)化設(shè)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(jié)果)。另外,借助CFDPOST的Expression可以方便地創(chuàng)建客戶關(guān)心的輸出參數(shù)作為監(jiān)控對象,對于系列工況的計算結(jié)果,CFDPOST還可以實現(xiàn)多工況的同步對比。

2、參數(shù)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(shù)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(shù)化抽取;網(wǎng)格部分——可以采用AnsysMehsing或者ICEM CFD進行網(wǎng)格劃分,可實現(xiàn)對網(wǎng)格劃分尺寸、節(jié)點數(shù)、邊界層網(wǎng)格尺寸、層數(shù)等進行參數(shù)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(shù)化抽取;后處理部分:CFDPOST可以方便地通過Expression功能隨意創(chuàng)建升力、阻力、壓降、速度或溫度耗散等作為輸出參數(shù)進行監(jiān)控。

2、優(yōu)化分析

優(yōu)化設(shè)計的好處(反設(shè)計):通過指定優(yōu)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(yōu)化算法,精確尋找出特定目標下影響因素的精確值。

優(yōu)化的應(yīng)用案例1:期望壓降和出口溫度耗散最小,尋找最優(yōu)的邊界條件。

優(yōu)化的應(yīng)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(jié):

1、優(yōu)化工程應(yīng)用:借助優(yōu)化分析,客戶可以對工程上比較關(guān)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(yōu)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(yōu)化目標,反算出最佳攻角。在工程項目中,優(yōu)化分析還可以對影響優(yōu)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(yōu)化目標的具體值大小或變化范圍,來尋找最佳輸入?yún)?shù)。

2、優(yōu)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(shù)化分析的基礎(chǔ)上實現(xiàn)優(yōu)化分析。客戶借助DesignXplorer模塊中的Parameters Correlation可以實現(xiàn)對眾多輸入?yún)?shù)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?yún)?shù)與輸出之間的響應(yīng)面分析,找到輸入?yún)?shù)與輸出參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系;借助ResponseSurface Optimization模塊,客戶可以通過之前的響應(yīng)面數(shù)據(jù)和指定優(yōu)化目標,迅速找到最佳的輸入?yún)?shù)。