本文摘要(由AI生成):
本文介绍了使用ANSYS ACT在Fluent中开发的多孔介质域参数计算器插件——Porous Calculator Ver1.0。该插件可以导入CSV格式的速度-压差数据,设定介质物性,并通过自动拟合计算多孔介质域中的黏性阻力、惯性阻力以及经验系数。核心功能的实现基于Darcy’s Law和Power Law模型,利用最小二乘法进行参数确认。插件利用MathNet Numerics进行线性拟合,并通过ANSYS ACT平台提供交互界面,方便用户输入参数和查看结果。适用于19.0以上版本的ANSYS Fluent。
最近花了些时间用ANSYS ACT在Fluent中开发了一个多孔介质域参数计算器,当前版本是Porous Calculator Ver1.0,可以实现导入CSV格式的速度-压差数据,设定介质物性,自动拟合计算多孔介质域中黏性阻力1/α、惯性阻力C2、经验系数C0、C1。
下面笔者简单描述下插件中核心功能的实现方法:
Power Law - 动量源项定义为速度大小的幂律
选择Darcy’s Law模型,需要输入黏性阻力系数1/α、惯性阻力系数C2;选择Power Law模型,需要输入经验系数C0、C1参数。
对于上述模型方程,可以改写为如下形式,上述模型中方程的各个系数,可以通过最小二乘法来确认参数。
考虑如下的流体在多孔介质中速度对应压降的实验数据,计算条件:μ=1.7994e-5kg/m·s , ρ=1.225kg/m3, Δn =0.01m。
上面的两个模型公式可以改写成多元一次方程,如下形式,采用多元线性回归的方式拟合求解系数;
(1)导入必要模块
将上述数据中Velocity和Pressure Drop数据存成csv格式,然后读取数据存到数组中:
(3)获得变量和结果矩阵
使用MathNet.Numerics.LinearRegression命名空间下的MultipleRegression类中方法实现线性拟合,如下:
得到系数矩阵后,根据上面系数β对应的关系和其他计算参数,可以得到黏性阻力1/α、惯性阻力C2、经验系数C0、C1,过程如下。