Fluent模型参数化深入解析

1 参数化的意义

所谓参数化，指利用参数表达各类信息，例如将流体速度和压力分别用v、P进行表示。

Fluent中，参数包括输入参数和输出参数两类。输入参数是指人为指定，作为已知信息的参数，例如入口速度、固体表面温度等，不包括几何类参数（曲线长度、圆柱半径等）。输出参数是指模型计算结束后，通过数据处理获得的参数，例如气动升力、最高温度等。

将仿真模型参数化有诸多好处：

• 提升效率并防止错误。复杂模型，若每个边界或者计算域均单独设置一遍，必然工作量是极大的。例如模型中有几十个入口，每个入口都要设置一遍入口的速度，手动操作十分繁琐费时。与此同时，也容易出现输入错误、遗漏等情况。若直接调用已设置好的入口速度参数，不仅效率更高，也不容易出错。
• 方便重用。后续若有相似工况需要分析，只需要简单的修改参数即可，不需要额外进行其他操作。例如分析风扇不同风量下的效率，只需要修改风量参数的取值即可进行计算。
• 便于做数据统计和分析。将输入和输出参数的数值整理成列表，可通过Matlab等数据分析软件分析输入参数和输出参数之间的函数关系，便于发现规律，理解设计。同时，调用OptiSLang、ModeFrontier等优化工具还可以分析优化方向以及参数取值最优组合。

2 Fluent中参数化模型

2.1 定义输入参数

在需要输入数字的地方，下拉菜单中可选择”parameters“选项创建输入参数。

如图所示，入口速度设置中，可选择parameters选项中，创建新的输入参数

在弹出的参数创建界面中，手动指定参数数值，并需要勾选”use as input parameter”选项

对于速度、压力等涉及单位制的物理量，其单位制可使用kg-m-s体系单位制，也可以使用其他换算单位。如下图，速度单位为英里/小时，Fluent求解过程中会自动将换算到m/s。

若参数设置的单位和需要的单位不匹配，则会提示错误信息。如下图，对入口速度定义中，使用压强单位Pa，会提示单位不正确。

2.2 定义输出参数

定义输出参数，需要通过创建report definition进行。在设置report definition的时候，勾选”create output parameter“选项创建输出参数。

输出参数的单位制无法人为指定，由设置的Fluent物理量单位决定。例如上图所示为体积流量，则单位默认为 m^3/s，同时Fluent中通过修改物理量的默认单位，可在输出结果的时候显示为 cm^3/s 等其他Fluent支持的单位。

勾选“report file”选项后，输出的结果数据文本文件中物理量单位均基于kg-m-s国际单位制。

2.3 参数的应用

在Fluent界面左侧，可查看所有创建的输入参数、输出参数信息。

对于输入参数，在参数设置界面上可显示应用了此参数的设置对象。若“used in”部分是空白，则说明此参数没有被任何对象使用。

对于Fluent而言，参数本质上是一种特殊的表达式，可在表达式中进行引用，从而方便的利用表达式功能对其他对象进行设置。

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