[發明專利]基于ANSYS與MATLAB數據接口的CFD數值模擬優化設計方法

在審

• 申請號: 202010035177.0
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111444557A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 王龍滟;羅偉;徐健;袁建平;周運凱;陳陽;陸榮
• 申請（專利權）人: 江蘇大學鎮江流體工程裝備技術研究院;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

本發明提供一種基于ANSYS與MATLAB數據接口的CFD數值模擬優化設計方法，該CFD數值模擬優化設計平臺包括結構參數化、CFD數值模擬分析和優化設計目標三個部分。其中結構參數化是該平臺的運行基礎，利用參數化模型能快速實現幾何參數修改；CFD數值模擬分析是優化設計的前提，應用MATLAB主程序調用ANSYS軟件進行CFD數值模擬，將輸出結果導入優化設計模塊分析；MATLAB主程序調用MATLAB軟件的優化算法模塊對數值模擬計算結果進行優化篩選。本發明利用MATLAB的優化算法模塊和ANSYS的數值模擬能力，巧妙的利用腳本文件，實現優化設計的自動化運行，為復雜系統自動化優化設計提供實現途徑。

技術領域

本發明涉及參數化設計技術領域，特別涉及一種基于ANSYS與MATLAB數據接口的CFD數值模擬優化設計方法。

背景技術

參數化設計是指從功能分析到創建參數化模型的整個過程。其中參數化建模是參數化設計的重要過程，是一種重要的計算機輔助設計方法。參數化設計利用系統所提供的基本特征來進行建模操作，可以通過修改幾何參數快速修改幾何模型.

數值模擬也叫計算機模擬，是通過數值計算和圖像顯示的方法，達到對工程和物理問題乃至自然界各類問題研究的目的。計算機模擬最初被作為其他的方面研究的補充，但當人們發現它的重要性之后，它便作為一門單獨的課題應用范圍相當廣泛。計算機模擬運行時間從運行數分鐘到數小時到數天不等，并且通過計算機模擬求解的事件范圍越來越廣泛。

在數值模擬中，優化往往是指通過算法得到要求問題的更優解，而這就意味著在CFD數值模擬優化過程中需要計算多個模型且需要重復計算多次，才能根據優化方向得到比較好的優化結果。但是每計算一個解時都需要繪制三維模型，如果手動繪制三維模型那么工作量將會極其龐大且工作效率極其低下。

發明內容

為解決上述CFD數值模擬優化過程中需要計算多個模型效率低的技術問題，本發明公開了一種基于ANSYS和MATLAB數據接口的CFD數值模擬優化設計方法，包括以下步驟：

S101.結構參數化：通過三維制圖軟件UG進行參數化建模，將幾何參數保存為.exp文件，通過MATLAB讀取修改.exp文件，并調用UG批處理文件，以實現模型結構的參數化修改；

S103.CFD數值模擬分析：通過MATLAB調用ICEM CFD軟件，調用錄制網格劃分的腳本文件并自動劃分模型網格，執行完畢后再通過MATLAB調用FLUENT軟件，調用錄制的腳本文件并讀取網格文件進行CFD數值模擬，同時設置檢測點便于獲得后處理數據，將檢測點結果寫入result.txt文本文件作為結果輸出保存，再通過MATLAB讀取result.txt文件作為優化目標結果；

S105.優化設計目標：在MATLAB主程序運行過程中，調用MATLAB的優化算法程序模塊來進行優化求解，求解過程中每當優化算法程序迭代完畢后，MATLAB主程序都需要將求解結果寫入.exp文件，UG模塊再根據優化結果修改幾何參數。

進一步地，所述步驟S101中調用UG批處理文件，以實現模型結構的參數化修改具體為，在MATLAB主程序運行過程中根據提前錄制的UG宏文件，不斷的調用UG模塊修改參數化模型的幾何參數。

進一步地，所述步驟S101中，在MATLAB主程序運行過程中根據提前錄制的UG宏文件，不斷的調用UG模塊修改幾何參數：

①調用UG軟件修改幾何參數的批處理命令如下：

！”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