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Fluent优化|三维U型管

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4年前浏览4819

本案例演示利用Fluent中的伴随求解器优化三维U型管流道几何结构,以降低进出口之间的压力降。

1 问题描述

案例模型如下图所示。

1.jpg

计算条件包括:

  • 采用3D几何模型

  • 不考虑流体介质的可压缩性

  • 入口速度15m/s

  • 采用k-epsilon湍流模型及增强壁面函数

优化目标:减小U型管进出口之间流体压力降。

注:本案例从cas与dat文件开始。Fluent计算参数设置过程本案例不详述。

2 定义目标变量

  • 启动Fluent,读取文件u-bend-3d-poly.cas.gz及u-bend-3d-poly.dat.gz

查看计算结果,速度分布如下图所示。

2.jpg

  • 点击Design标签页下按钮Observable…打开对话框

3.jpg

  • 如下图所示,点击对话框按钮Manage…打开新的对话框

4.jpg

  • 如图所示,新对话框中点击按钮Create…打开对话框

5.jpg

  • 如图所示,对话框中选择选项Observable types,选择列表项pressure-drop,点击OK按钮打开新的对话框

6.jpg

  • 如图所示设置对话框参数,点击Apply按钮及OK按钮

7.jpg

注:在所有的adjoint面板中,若同时存在Apply及OK按钮,通常需要先点击Apply按钮,再点击OK按钮。

  • 返回至Adjoint Observables对话框,如下图所示,选择选项Minimize

8.jpg

  • 点击按钮Evaluate可在TUI窗框中查看当前压降为97.954521 Pa,如下图所示

9.png

3 数值算法

  • 点击按钮Methods…打开设置对话框

10.jpg

  • 如下图所示采用默认设置,点击OK按钮关闭对话框

11.jpg

  • 点击按钮Solver Controls…弹出对话框,可设置求解控制参数,如下图所示,采用默认设置,点击OK按钮关闭对话框

12.jpg

  • 点击Monitors…按钮可打开残差设置对话框,如下图所示采用默认设置,点击OK按钮关闭对话框

13.jpg

4 共轭求解

  • 点击工具栏按钮Calculate…打开计算对话框

14.jpg

  • 点击按钮Initialize进行初始化,设置参数Number of Iterations1000,点击按钮Calculate开始计算

15.jpg

计算残差如下图所示。

16.jpg

5 优化设计

5.1 定义目标

  • 点击工具栏按钮Design Tool…打开设置对话框

17.jpg

  • 进入Objectives标签页,如下图所示,选择列表项pressure-drop,选择选项Decrease Value,点击按钮Apply

18.jpg

5.2 定义优化区域

  • 进入Region标签页,如下图所示设置计算区域

19.png

  • 打开网格显示,如下图所示蓝**域为优化区域

20.jpg

  • 进入Region Conditions标签页,如图所示设置参数,点击按钮Apply

21.jpg

5.3 计算设计变化并更新网格

  • 进入Design Change标签页,如图所示选择列表项wall作为可变边界

  • 修改Freeform Scale Factor5

  • 点击按钮Calculate Design Change

此时可看到预期压降降低值,如图所示为15.62753 Pa。

22.jpg

  • 点击按钮Preview…可预览变形后的网格形状,如下图所示

23.jpg

  • 保存cas与dat文件

  • 点击按钮Modify修改网格

24.jpg

此时可查看网格,如下图所示。

25.jpg

  • 此时可以点击按钮Export…打开对话框

26.jpg

  • 点击按钮Export STL…输出变形后的几何模型

27.jpg

注:昨天的文章有人留言问优化的结果有什么用,现在知道怎么用了吧,可以输出优化后的几何模型,然后你是直接3D打印也好,或者启发建模思路也罢,总之对于产品概念设计是有很大帮助的。

  • 重新计算流场

28.jpg

  • z-0m面压力场分布如下图所示。

29.jpg

  • 可在Adjoint Observables对话框中点击Evaluate按钮查看压降值

30.jpg

TUI窗框中显示当前压降值为86.122742 Pa,如下图所示。压降从97.95 Pa降低到86.12 Pa,下降了12%。

31.jpg

可重复以上过程,持续优化计算区域形貌以减小压力降。

链接: https://pan.baidu.com/s/13ghzdO4wegq8Ie3UQnSMMg 提取码: xfc8

Fluent结构基础
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首次发布时间:2019-07-26
最近编辑:4年前
CFD之道
博士 | 教师 探讨CFD职场生活,闲谈CFD里外
获赞 2473粉丝 10573文章 667课程 27
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2条评论
TZ
签名征集中
2年前
请问二维的怎么导出呢
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jiaoshou1001
海纳百川,有容乃大
4年前
这个网格用那种模块划分好一些?
回复

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