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基于SCDM脚本 + Fluent Meshing的流体仿真参数化

6月前浏览14062

导语:2020R1版本中,Fluent Meshing WTM(密闭几何)导向式网格划分流程支持在Workbench平台使用,并且可添加在参数化分析流程中;本文通过球阀案例,演示使用SCDM脚本与WTM流程,实现流体仿真参数化的流程。


一、问题描述


球阀控制水通过1英寸(25.4毫米)直径管道时的流量,分析的目的是确定当水以1.5 m/s (Re = 38,000)的速度流过管道时,通过阀门在不同开度时对应的压降。


1.jpg

在前期文章《案例:流体仿真分析参数化Step by Step》中,我们演示了在SCDM中使用尺寸、移动工具对球阀角度创建驱动尺寸,然后结合WB Meshing和Fluent Solver来实现参数化分析。


如果我们想使用现在ANSYS主推的Fluent Meshing工具实现参数化,需要如何去实现呢?接下来我们来一起研究测试下。


二、解决方案

在ANSYS 19.3版本后,Fluent Meshing推出Watertight Geometry网格流程,能以最少输入来创建高质量的CFD网格;简化了CAD导入Fluent Meshing的流程,移除学习障碍,用户可在最短时间掌握其强大功能。


Fluent Meshing WTM划分流程仅支持CAD类型几何,需要提供无漏洞及缺陷的高质量CAD模型,而且需要在导入前创建好边界命名选择


01.png

SCDM的强大前处理能力可以为WTM流程提供高质量CAD模型,并且基于其Python脚本建模功能,我们可以实现自动几何修复与清理、流体域抽取、参数化建模和命名选择创建。所以SCDM和Fluent Meshing真是天生的一对,万万不可分开。

三、参数化流程


在本案例中,我们可以通过SCDM脚本实现:根据输入参数更改阀门开度,然后更新流体域,并识别边界位置,创建相应的命名选择。然后在WB平台下将几何导入Fluent(with Fluent Meshing)组件中,完成网格划分流程和计算求解。WB中的项目流程示意如下。


w20.png

1、阀门角度参数化


在SCDM中,对于任意导入的中性几何体,我们可以使用拉动、移动、尺寸工具,创建驱动尺寸来实现参数化。
驱动尺寸优点是简单、便捷,但是存在明显缺点:几何尺寸及拓扑变化后,边界命名选择会匹配失效;这样就无法为Fluent WTM提供合适CAD模型。


采用SCDM脚本就能完美解决上述问题;在本案例中,我们可以计算球阀当前开度角angleDeg,设定实际开度角为valveAngle,这样将球阀绕中心轴转动(valveAngle - angleDeg)就得到实际开度的模型。

02.png

核心代码如下:

c01.png

2、流体域更新及边界命名


选中几何模型中对应进出口面、并指定内部润湿面,然后抽取流体域,之后将流体域实体命名为vavle,元件命名为fluid;最后根据边界面的属性创建相应命名选择。


03.png

流体域抽取和命名选择创建的核心脚本代码如下:

c02.png


3、创建脚本组及参数

在SCDM中群组(Group)标签下,右键新建脚本组(Create Script Group),命名为nsScript;然后右键新建脚本参数,命名为valveAngle;然后右键编辑nsScript脚本组,将完整的脚本代码输入编辑器中。注意需要将脚本中变量valveAngle与群组中脚本参数valveAngle相匹配,如下:

# 获取群组中参数
valveAngle = float(Parameters.valveAngle)

4、Fluent WTM划分流程


将Fluent(With Fluent Meshing)组件添加到流程中,双击打开Mesh组件,如下:


04.png

按照WTM划分流程给定参数:最大、最小尺寸给定为0.002m、0.0002m,体网格使用Poly-Hexcore填充。目前Fluent Meshing中暂不支持将网格控制参数定义为输入参数,所以网格部分需给定最佳实践的网格参数。

05.png

最后点击<Switch to Solution>按钮,转到Fluent Solver中设置物理模型及边界条件,并将入口速度定义为输入参数。求解器中操作大家可以参照前期文章《案例:流体仿真分析参数化Step by Step》。

四、后记


使用Fluent Meshing WTM划分网格,大大降低划分高质量CFD网格的难度,并结合SCDM脚本创建参数化几何和边界命名选择,就能实现完整的流体仿真参数化,为后续的DOE优化分析或者是ROM降阶提供基础数据。



SpaceClaimFluent MeshingFluent标准解读
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2020-02-19
最近编辑:6月前
小田老师
硕士 | 仿真工程师 欢迎关注ANSYS仿真与开发!
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未登录
5条评论
DAlembert
签名征集中
1年前
fluent参数化建模可以用apdl吗?我刚入门fluent,之前comsol我是用livelink with matlab做的,工作迁移的时候想确定一种比较合适的方法
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F
签名征集中
1年前
小田老师好,我使用Spaceclaim参数化后,第一个算例使用FM划分网格后计算正常,改变尺寸到第二个尺寸的算例后,FM自动生成网格报错如下
回复 1条回复
3年前
小田老师,你这个里面更新流体域是用的SCDM脚本,网格使用FM;而算例中使用的workbench meshing,是不是在目前使用参数化驱动时,FM兼容性不好?另外在使用参数化驱动时,能让SCDM运行script吗?
回复 3条回复
一只小白
签名征集中
4年前
老师您好,我在SCDM中设置好参数后,与fluent模块共享模型,但是打开fluent 水密流程中并没有模型,难道是要在SCDM中另存模型再导入到fluent meshing吗,如果是这样还能进行参数化分析吗?
回复 1条回复
尚先森
好好学习
4年前
很好
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