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Fluent模型参数化处理

内容纲要

本文描述在Fluent中进行参数化的方法。

1 参数化的意义

所谓参数化,指利用参数表达各类信息,例如将流体速度和压力分别用v、P进行表示。

Fluent中,参数包括输入参数和输出参数两类。输入参数是指人为指定,作为已知信息的参数,例如入口速度、固体表面温度等,本文不涉及几何类参数(曲线长度、圆柱半径等)。输出参数是指模型计算结束后,通过数据处理获得的参数,例如气动升力、最高温度等。

将仿真模型参数化有诸多好处:

  • 提升效率并防止错误。复杂模型,若每个边界或者计算域均单独设置一遍,必然工作量是极大的。例如模型中有几十个入口,每个入口都要设置一遍入口的速度,手动操作十分繁琐费时。与此同时,也容易出现输入错误、遗漏等情况。若直接调用已设置好的入口速度参数,不仅效率更高,也不容易出错。

  • 方便重用。后续若有相似工况需要分析,只需要简单的修改参数即可,不需要额外进行其他操作。例如分析风扇不同风量下的效率,只需要修改风量参数的取值即可进行计算。

  • 便于做数据统计和分析。将输入和输出参数的数值整理成列表,可通过Matlab等数据分析软件分析输入参数和输出参数之间的函数关系,便于发现规律,理解设计。同时,调用OptiSLang、ModeFrontier等优化工具还可以分析优化方向以及参数取值最优组合。

2 Fluent中参数化模型

2.1 定义输入参数

  • 在需要输入数字的地方,下拉菜单中可选择 parameters 选项创建输入参数。如图所示,入口速度设置中,可选择parameters选项中,创建新的输入参数
  • 在弹出的参数创建界面中,手动指定参数数值,并需要勾选 use as input parameter 选项

对于速度、压力等涉及单位制的物理量,其单位制可使用kg-m-s体系单位制,也可以使用其他换算单位。如下图,速度单位为英里/小时,Fluent求解过程中会自动将换算到m/s。

若参数设置的单位和需要的单位不匹配,则会提示错误信息。如下图,对入口速度定义中,使用压强单位Pa,会提示单位不正确。

2.2 定义输出参数

定义输出参数,需要通过创建report definition进行。

  • 在设置report definition的时候,勾选 create output parameter 选项创建输出参数。

输出参数的单位制由设置的Fluent物理量单位决定,无法人为指定。例如上图所示为体积流量,则单位默认为 m^3/s,同时Fluent中通过修改物理量的默认单位,可在输出结果的时候显示为 cm^3/s 等其他Fluent支持的单位。

勾选 report file 选项后,输出的结果数据文本文件中物理量单位均基于kg-m-s国际单位制。

2.3 参数的应用

在Fluent界面左侧,可查看所有创建的输入参数、输出参数信息。

对于输入参数,在参数设置界面上可显示应用了此参数的设置对象。若“used in”部分是空白,则说明此参数没有被任何对象使用。

对于Fluent而言,参数本质上是一种特殊的表达式,可在表达式中进行引用,从而方便的利用表达式功能对其他对象进行设置。


(完)

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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文章名称:《Fluent模型参数化处理》
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