ANSYS Fluent 2023 R1新功能之参数化工作流程_全球简讯
软服之家
2023-06-01 15:39:43
从2022 R2版本开始，ANSYS Fluent正式发布了内置的参数化研究功能，可以在Fluent界面中实现参数化仿真，而不依赖于Workbench或脚本。通过建立参数化工程项目，可以扫描在Fluent中定义的任何输入参数，获得任何输出参数的响应，包括通量报告、面/体积积分、表达式等。
【资料图】
图1参数化研究视图
如图1所示，Fluent界面中增加了专门的参数化研究工具条和界面，其包含的功能主要有：Study：在执行参数分析时初始化或复制参数研究。Design Point：手动或自动创建新设计点，新的设计点被添加到“设计点表”中，可以修改参数和设置。此外也支持设计点的导入和导出（CSV格式）。Simulation Report：选项用于为基本设计点、当前设计点和包括所有设计点的整个参数化模拟研究生成模拟报告。Update Options：选择是按顺序运行设计点还是并发运行设计点，也可以自定义为需要更新的设计点创建日志的方式。Comparison Plot：创建对比曲线的快捷选项，进行设计点结果之间的比较。2023 R1版本在原有功能的基础上，功能有所提升：可以在远程分布式计算环境中并发更新设计点 可以使用optiSlang（静态）创建DOE 可以在optiSlang中进行后处理 本文以搅拌釜内涡流动力学模拟为例，介绍如何使用Fluent参数化工作流程，运行what-if场景，研究搅拌桨转速对流场的影响以及如何生成和使用参数化仿真报告。基础case设置
搅拌釜反应器在石化及其他行业有广泛的应用，用于流体混合、医药制造、结晶等工艺过程。表面涡的形成可能会造成夹杂空气、不适当的混合等问题，需要尽量避免。
图2搅拌釜计算模型
为了最大限度的减少空气夹带和不良的混合，需要确定产生涡的操作条件。采用稳态VOF方法模拟表面涡的形成，基础设置主要有：
设置 | 参数 |
时间 | Steady |
材料 | 空气，水 |
湍流模型 | K-omega SST，Curvature Correction |
多相流模型 | VOF，primary phase-空气，secondary phase-水 |
桨叶转速 | Named Expression：240[rev min^-1] |
求解方法 | Coupled，Second Order Upwind，VOF Stabilization |
计算参数 | Time Scale Factor=1，Number of Interval=5000 |
计算完成后，创建必要的后处理图形对象，如云图、速度矢量图和场景等，会自动添加到最终的仿真报告中。
参数化研究
1、定义输入输出参数
将桨叶转速设置为输入参数，基础case中已经将转速以表达式的形式定义，在表达式定义面板，勾选Use as Input Parameter。
输出参数一般为仿真结果数据，可以通过Report Definition定义，在报告定义常规设置的基础上，勾选Create Output Parameter即可。
图3 输入参数定义 | 图4 输出参数定义 |
定义完成后，可在Outline View中查看并管理相关输入输出参数，如图5所示。
图5输入输出参数列表
2、初始水位局部初始化的自动化
每个设计点在更新过程中，需要对初始水位进行局部初始化，该步骤的自动完成需要借助Execute commands（执行命令）来实现，如图6所示，表示在第一个迭代步执行1次命令。
图6定义执行命令
3、初始化参数化工作流程
Ribbon工具条中，点击Study→Initialize，此时会提示需要创建新的工程项目，选择Yes保存参数化项目文件，界面中会出现设计点表视图，用于查看、控制设计点的输出和状态。
图7 初始化创建参数化项目文件
参数化研究会涉及多个不同的独立的模拟，每个都有自己的数据文件，还有一些中间和附属文件，如网格文件、报告定义文件、记录文件、日志文件等等，Fluent以“项目”的形式管理文件，后缀为.flprj，同时还有一个同名的文件夹，后缀为.cffdb，用于存储所有设计点相关的数据文件。
打开一个项目文件的方式为File→Parametric Project→Open。4、添加设计点并更新
可以使用手动或自动的方式添加设计点，在设计点表中修改输入参数的数值。如果安装了ANSYS optiSLang，可以使用optiSLang中的DOE方法（可用方法取决于optiSLang许可类型）自动生成设计点，输入参数的取值自动计算。
本例采用手动方式，添加4个新设计点，转速分别为200rpm、150rpm、100rpm、50rpm，选择Update All顺序更新所有设计点。
图8 更新设计点
5、绘制参数关系曲线
使用对比曲线功能，创建并比较各设计点及其输入、输出参数之间的关系。
图9 参数化对比曲线
6、生成参数化仿真报告
可以为每个设计点生成独立的报告，也可以生成参数化研究报告，方便不同设计点之间结果的对比。
图10 参数化结果对比
报告也可以以HTML或者PDF格式导出，便于在脱离软件的环境中查看。
7、在optiSlang中后处理
将设计点信息导出，可以在optiSlang后处理中对参数化数据做进一步分析。此功能目前为测试功能，需要使用命令/define/beta-feature-access Yes激活Fluent的Beta功能。
图11 optiSlang后处理
