Fluent案例｜ ROM模型构建及应用

本文以一个简单的案例描述Fluent降阶模型（ROM）的构建过程。

1 问题描述

示例模型如图所示。20°C 的冷流体通过一个大的入口流入管道，其与从弯管中的一个小入口进入的 40°C 的热流体相混合。几何尺寸及边界条件在图中给出。管道尺寸单位为英寸，流体物性和边界条件单位为国际单位制 (SI)。大入口处的雷诺数为 50,800。

计算模型如图所示，采用一半模型进行计算。

为方便起见，使用Workbench进行案例演示。

2 Fluent设置

• 启动ANSYS Workbench，添加模块 Fluent(with Fluent Meshing)

• 右键选择 A3 单元格，选择菜单项 Import Mesh File… → Browse 选择并导入网格文件

 

注：也可以从几何开始。

”

• 双击 A3 单元格进入Fluent

2.1 General设置

• 进入General任务页，采用默认设置

• 点击 Units… 按钮打开单位设置对话框，如下图所示将 temperature 的单位设置为 C

2.2 Models设置

• 启用 Energy 模型

• 采用 SST k-omega 湍流模型

2.3 Materials设置

• 从材料数据库中添加 water-liquid

2.4 Cell Zone Conditions设置

• 指定计算区域的材料介质为 water-liquid

2.6 边界条件设置

1、cold-inlet边界设置

• 双击模型树节 Boundary Conditions → cold-inlet 打开边界条件设置对话框
• 进入 Momentum 选项卡，点击 Velocity Magnitude 文本框右侧的下拉按钮，点击 New Input Parameter… 打开设置对话框

• 如下图所示，指定参数名称为 cold_inlet_velocity ，确认选项 Use as Input Parameter 被选中

• 进入 Thermal 选项卡，点击 Temperature 文本框右侧的下拉按钮，点击 New Input Parameter… 打开设置对话框

• 如下图所示，指定参数名称为 cold_inlet_velocity ，确认选项 Use as Input Parameter 被选中

2、hot-inlet边界设置

• 双击模型树节 Boundary Conditions → hot-inlet 打开边界条件设置对话框
• 进入 Momentum 选项卡，点击 Velocity Magnitude 文本框右侧的下拉按钮，点击 New Input Parameter… 打开设置对话框

• 如下图所示，指定参数名称为 hot_inlet_velocity ，确认选项 Use as Input Parameter 被选中

• 进入 Thermal 选项卡，点击 Temperature 文本框右侧的下拉按钮，点击 New Input Parameter… 打开设置对话框

• 如下图所示，指定参数名称为 hot_inlet_velocity ，确认选项 Use as Input Parameter 被选中

3、outlet设置

• 保持默认设置

2.7 报告出口温度

• 右键选择模型树节点 Report Definitions ，点击弹出菜单项 Edit… 打开对话框

• 点击按钮 New ，选择 Area-Weighted Average… 打开设置对话框

• 如下图所示定义出口平均温度报告，注意选项 Create Output Parameter 被选中

2.8 初始化求解

• 采用 Hybrid Initialization 初始化

2.9 创建Rom

• 在控制台窗口输入TUI命令 /define/models/addon-module ，并指定 11 以激活Reduced Order Model

• 双击模型树节点 Models → Reduced Order Model 打开模型设置对话框，如下图所示设置

2.10 求解计算

• 迭代100次进行计算

• 报告的出口平均温度变化

• 对称面上温度分布如下图所示

• 关闭Fluent返回至workbench界面

3 构建ROM

• 从工具箱中拖拽模块 3D ROM 到 Parameter Set上，如下图所示

• 鼠标双击 B2 单元格进入Design of Experiments
• 如下图所示设置参数 P1-cold_inlet_velocity 的范围

• 如下图所示设置参数 P2-cold_inlet_temperature 的范围

• 如下图所示设置参数 P3-hot_inlet_velocity 的范围

• 如下图所示设置参数 P4-hot_inlet_temperature 的范围

• 点击工具栏按钮 Preview 进行试验设计

• 试验参数安排如下表所示

• 点击工具栏按钮 Update 更新数据

耐心等待数据更新完毕。

• 数据更新完毕后返回到工程界面，右键点击 B3 单元格，选择 Properties 菜单项打开属性窗口

• 如下图所示设置 Solver System 选择为 Fluid Flow(Fluent)

• 右键点击 B3 单元格，选择 Update 菜单项进行ROM的构建

• ROM构建完毕后，选中 B3 单元格，点击工具栏按钮 Export ROM 打开对话框

• 选择文件保存路径及文件名称，保存文件

4 使用ROM

当ROM创建完毕后，即可在Fluent中使用。以下为ROM的测试使用过程。

• 打开Workbench，拖拽模块 Fluid Flow(Fluent) 到工程窗口中

• 右键选择 A3 单元格，点击菜单项 Import Mesh File… → Browse… 导入计算网格

 

注意：这里导入的网格应该与构建ROM时使用的网格一致。如果不一致的话误差会比较大。

”

• 右键选择单元格 Setup ，点击弹出菜单项 Import ROM → Browse… 导入前面保存的ROM文件

• 此时会弹出询问信息，可以点击 确认

• 右键点击 Setup 单元格，点击 Edit… 打开Fluent

• 使用 Hybrid Initialization 方法进行初始化

• 右键点击模型树节点 Models → Reduced Order Model ，选择菜单项 Edit… 打开对话框

• 进入 Evaluate 选项卡，如下图所示输入参数，点击按钮 Evaluate 进行计算

 

注：输入的参数应在指定的范围内。

”

• 双击模型树节点 Results → Graphics → Contours 打开设置对话框，如下图所示，选择 Contours of 为 ROM Cell Functions… 以 Static Temperature ，并指定 Surfaces 为 symmetry-xyplane ，点击按钮 Save/Display

• 对称面上温度分布如下图所示

• 修改参数，如下图所示，点击按钮 Evaluate

• 此时对称面上温度分布如下图所示

（完）