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CFDPOST的Expression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。