基于FLUENT在Workbench平台下参数化及优化应用

2016-10-22 by:CAE仿真在线来源:互联网

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ResponseSurface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ResponseSurface 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。