[發(fā)明專利]基于ANSYS與MATLAB數(shù)據(jù)接口的CFD數(shù)值模擬優(yōu)化設(shè)計方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010035177.0
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111444557A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王龍滟;羅偉;徐健;袁建平;周運凱;陳陽;陸榮
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學鎮(zhèn)江流體工程裝備技術(shù)研究院;江蘇大學
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于ANSYS和MATLAB數(shù)據(jù)接口的CFD數(shù)值模擬優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S101.結(jié)構(gòu)參數(shù)化：通過三維制圖軟件UG進行參數(shù)化建模，將幾何參數(shù)保存為.exp文件，通過MATLAB讀取修改.exp文件，并調(diào)用UG批處理文件，以實現(xiàn)模型結(jié)構(gòu)的參數(shù)化修改；

S103.CFD數(shù)值模擬分析：通過MATLAB調(diào)用ICEM CFD軟件，調(diào)用錄制網(wǎng)格劃分的腳本文件并自動劃分模型網(wǎng)格，執(zhí)行完畢后再通過MATLAB調(diào)用FLUENT軟件，調(diào)用錄制的腳本文件并讀取網(wǎng)格文件進行CFD數(shù)值模擬，同時設(shè)置檢測點便于獲得后處理數(shù)據(jù)，將檢測點結(jié)果寫入result.txt文本文件作為結(jié)果輸出保存，再通過MATLAB讀取result.txt文件作為優(yōu)化目標結(jié)果；

S105.優(yōu)化設(shè)計目標：在MATLAB主程序運行過程中，調(diào)用MATLAB的優(yōu)化算法程序模塊來進行優(yōu)化求解，求解過程中每當優(yōu)化算法程序迭代完畢后，MATLAB主程序都需要將求解結(jié)果寫入.exp文件，UG模塊再根據(jù)優(yōu)化結(jié)果修改幾何參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ANSYS和MATLAB數(shù)據(jù)接口的CFD數(shù)值模擬優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟S101中調(diào)用UG批處理文件，以實現(xiàn)模型結(jié)構(gòu)的參數(shù)化修改具體為，在MATLAB主程序運行過程中根據(jù)提前錄制的UG宏文件，不斷的調(diào)用UG模塊修改參數(shù)化模型的幾何參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于ANSYS和MATLAB數(shù)據(jù)接口的CFD數(shù)值模擬優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟S101中，在MATLAB主程序運行過程中根據(jù)提前錄制的UG宏文件，不斷的調(diào)用UG模塊修改幾何參數(shù)：

①調(diào)用UG軟件修改幾何參數(shù)的批處理命令如下：

！”E:\Program Files(x86)\UGNX10.0 software\UGII\ugraf.exe”-batch-key:”HONG.macro”

其中-batch是指定以batch模式運行UG；HONG.macro是宏文件

②UG模塊需要根據(jù)優(yōu)化結(jié)果不斷的在list.exp文件中修改幾何參數(shù)，修改幾何參數(shù)程序如下：

da＝['[mm]p5＝'num2str(radius)]；％幾何參數(shù)寫入

replaceline＝6；

fid＝fopen('list.exp','r+')；

for k＝1:(replaceline-1)

fgetl(fid)；

end。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ANSYS和MATLAB數(shù)據(jù)接口的CFD數(shù)值模擬優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟S103中MATLAB的主程序運行中，需根據(jù)腳本文件調(diào)用ICEM CFD網(wǎng)格劃分模塊和FLUENT的數(shù)值求解模塊，實現(xiàn)自動化數(shù)值求解：

S201.在MATLAB主程序運行過程中，需要根據(jù)參數(shù)化模型和腳本文件來調(diào)用ICEM CFD網(wǎng)格劃分模塊，實現(xiàn)自動化網(wǎng)格劃：

①錄制腳本文件是屬于對ICEM CFD的二次開發(fā)，其中腳本錄制時需要設(shè)置好腳本錄制菜單，錄制完畢后保存后.rpl腳本文件；

②在MATLAB主程序調(diào)用ICEM CFD模塊時，網(wǎng)格劃分采用批處理流程，采用dos函數(shù)調(diào)用start.bat文件來查看批處理流程：

dos('start.bat')；

S202.在MATLAB主程序運行過程中，需要根據(jù)腳本文件來讀取網(wǎng)格文件，并自動設(shè)置CFD數(shù)學求解模型和邊界條件等參數(shù)，實現(xiàn)自動化數(shù)值求解：

①錄制FLUENT腳本時，需要將錄制文件保存為.journal文件，同時在錄制時需要設(shè)置檢測點便于獲得后處理數(shù)據(jù)，數(shù)值求解采用批處理流程并通過dos函數(shù)調(diào)用批處理流程文件；

②在MATLAB主程序調(diào)用FLUENT進行數(shù)值求解時，避免Fluent觸發(fā)后直接進入下一個程序模塊，因此需要設(shè)置一個等待時間讓Fluent計算完畢后再執(zhí)行下一個程序，等待程序如下：

while exist('fluent.dat')＝＝0

pause(10)

end。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ANSYS和MATLAB數(shù)據(jù)接口的CFD數(shù)值模擬優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于：步驟105中所述優(yōu)化求解具體采用粒子群優(yōu)化算法作為案例進行優(yōu)化求解，在MATLAB中編程實現(xiàn)粒子群算法的函數(shù)為PSO函數(shù)，其調(diào)用格式如下：

[x_m,f_v]＝PSO(fitness,N,c₁,c₂,w,M,D)

其中，fitness為待優(yōu)化目標函數(shù)，N是粒子數(shù)目，c₁、c₂分別是學習因子1、學習因子2，w是慣性權(quán)重，M是最大迭代數(shù)，D是自變量個數(shù)，x_m是目標函數(shù)取最小值時的自變量，f_v是目標函數(shù)的最小值。