基于FLUENT在Workbench平台下参数化及优化应用.pdf

基于FLUENT 在Workbench 平台下参数化及优化应用 1、参数化分析 参数化的好处：参数化设计能大大提高模型、网格的生成和修改的速度，提高效 率，减少错误；在系列设计、相似设计，产品研发前端，参数化都具有较大的价 值；利用参数化功能，为后续方便地做优化设计做准备。 参数化的应用案例1：模型尺寸及网格尺寸、边界条件参数化分析 参数化的应用案例2：零厚度板的弧度、角度、长度等参数化分析 案例总结： 1、参数化工程应用：有了参数化分析，客户不再需要大量修改模型的工作量（模 型参数化在模型修改部分有一定的限制条件），客户可以方便地直接通过 Workbench 平台修改工程项目中关心的角度变化、弧度变化、长度变化、直 径变化等参数对流场和流态的影响。目前，因为ICEM 已经集成在workbench 平台下，使客户对于零厚度板的弧度、角度、长度等参数化变化对流场影响 的分析变成了现实。网格划分中的尺寸、节点数目、边界层网格尺寸大小、 层数、网格总数、网格质量标准等也都可以被参数化控制。有了参数化分析， 客户可以方便地对 FLUENT 求解中的同类型的大量边界条件 （速度、温度、 压力、湍流强度、耗散率等）进行参数化分析（参数化设置好后，所有工况 的计算全部自动后台运行并自动输出计算结果）。另外，借助 CFDPOST 的 Expression 可以方便地创建客户关心的输出参数作为监控对象，对于系列工 况的计算结果，CFDPOST 还可以实现多工况的同步对比。 2、参数化软件解决方案：模型部分——如果采用DesignModerler 建模，可以选 用DM 进行模型参数化抽取，如果采用诸如Catia 等软件建模，可以使用集成 在DM 下的SpaceClaim （模块需要新增，可集成在DM 下）进行参数化抽取； 网格部分——可以采用AnsysMehsing 或者ICEM CFD 进行网格划分，可实现 对网格划分尺寸、节点数、边界层网格尺寸、层数等进行参数化提取；求解 器部分：FLUENT 集成在Workbench 后，可以方便地对边界条件、材料物性等 进行参数化抽取；后处理部分：CFDPOST 可以方便地通过 Expression 功能随 意创建升力、阻力、压降、速度或温度耗散等作为输出参数进行监控。 2、优化分析 优化设计的好处（反设计）：通过指定优化目标（如压降最小）和影响因素的变 化范围 （如边界条件），借助优化算法，精确寻找出特定目标下影响因素的精确 值。 优化的应用案例1：期望压降和出口温度耗散最小，寻找最优的边界条件。 优化的应用案例2：期望阻力最小和升力最大，寻找最佳的攻角。 案例总结： 1、优化工程应用：借助优化分析，客户可以对工程上比较关心的进出口压降最 小、出口面温度或速度耗散最小 （即要求出口面的温度或速度平均分布），通 过指定边界条件变化范围和优化目标，反算出边界条件；另外，对于障碍物 绕流计算，可以指定阻力最小、升力最大的优化目标，反算出最佳攻角。在 工程项目中，优化分析还可以对影响优化目标的众多因素进行敏感性排序分 析。除此外，还可以指定优化目标的具体值大小或变化范围，来寻找最佳输 入参数。 2、优化软件解决方案：FLUENT 整合到Workbench 平台下后，借助该平台下的 DesignXplorer 模块，可以方便地对物理模型进行参数化分析的基础上实现优 化分析。客户借助DesignXplorer 模块中的Parameters Correlation 可以实现对 众多输入参数进行敏感性分析；借助Response Surface 可以通过样本点仿真 分析，建立输入参数与输出之间的响应面分析，找到输入参数与输出参数之 间的对应关系；借助Response Surface Optimization 模块，客户可以通过之前 的响应面数据和指定优化目标，迅速找到最佳的输入参数。 附学术沙龙简介： “ANSYS CFD 学术沙龙”平台致力于为中南地区“产学研”单位架起一条CFD 学术交流的桥梁，并积极推动“产学研”单位之间的项目合作以及尝试摸索开展人 才联合培养的合作模式。学术沙龙武汉地区CFD 客户 QQ 群：330