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多孔介质计算器Ver1.0版介绍

5月前浏览9583

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 ACTFluent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C0C1

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下面笔者简单描述下插件中核心功能的实现方法:

对于简单及均匀的多孔介质域,ANSYS Fluent提供两种方式中定义动量损失:
  • Darcy’s Law - 动量源项由两部分组成:黏性损失项和惯性损失项

02.png

  • Power Law - 动量源项定义为速度大小的幂律

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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C0C1参数。

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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

05.png

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/m3Δn =0.01m

06.png

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;

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思路是根据Velocity和Pressure Drop数据获得方程中变量x和对应结果的矩阵,然后借助线性拟合工具得到系数β矩阵。
在ANSYS软件中,使用的是IronPython语言,没法使用Numpy、SciPy等科学计算库,但是可以使用.NET平台上的MathNet Numerics,详细步骤和代码如下:

(1)导入必要模块

c2020041501.png

(2)获得CSV文件输入

将上述数据中VelocityPressure Drop数据存成csv格式,然后读取数据存到数组中:

c2020041502.png

(3)获得变量和结果矩阵

c2020041503.png

(4)MathNet Numerics计算

使用MathNet.Numerics.LinearRegression命名空间下的MultipleRegression类中方法实现线性拟合,如下:

c2020041504.png

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C0C1,过程如下

08.png

最后采用ANSYS ACT平台对上述的功能进行封装,提供交互的界面提供参数输入和计算结果输出,插件安装使用的方法可参照以下视频。

附件

100积分PorousCalculator.rar
ACTFluent多孔介质代码&命令理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2020-04-16
最近编辑:5月前
小田老师
硕士 | 仿真工程师 欢迎关注ANSYS仿真与开发!
获赞 650粉丝 3787文章 62课程 4
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作者推荐
未登录
5条评论
陆陆
签名征集中
1年前
非常方便,赞一个
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Leefanfan
签名征集中
2年前
插件安装使用的方法可参照以下视频,这个在哪里啊?
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Leefanfan
签名征集中
2年前
多孔介质
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达芬奇        仿真秀秀
又到了吃冷面的季节还爱吃酸菜
4年前
没传到ANSYS ACT STORE?
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暮商望日
签名征集中
4年前
老师我想问下,输入的几组速度数据是对应不同工况吗,还是那几个速度数据是一个工况里的不同位置速度
回复 1条回复
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