CN102737150A - 机构流体流动问题的参数化仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机构流体流动问题的参数化仿真方法，该方法利用LabVIEW按数据流控制Gambit和Fluent的执行顺序，利用LabVIEW编辑修改Gambit日志文件和Fluent日志文件中的相关机构结构尺寸、流体物性和工况参数，同时利用LabVIEW启动Gambit、Fluent软件同时执行相应日志文件，实现Gambit建模参数化和Fluent仿真过程参数化。该方法有利于实现机构流体流动问题仿真过程的参数化，提高仿真计算的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种机构流体流动问题的参数化仿真方法。
背景技术
现代计算机技术已被广泛应用于解决工程实际问题。Gambit和Fluent软件相配套，被广泛用于机构流体流动问题的仿真分析。传统的机构流体流动问题的仿真必须按照几何建模、网格划分以及导入Fluent软件中迭代计算的顺序进行操作，而几何建模、网格划分等操作的工作量很大，需要花费很多的时间和精力，仿真效率较低。
Fluent和Gambit软件具有记录操作步骤的功能，操作步骤可以存储于日志文件中。通过日志文件的重新播放，就可实现仿真过程的重复动作，获得仿真结果。LabVIEW软件的不断升级，使其具备很多基本计算机语言所具有的功能，LabVIEW的执行系统命令VI可从VI内部或其它基于Windows的应用程序或Linux命令行应用程序执行。通过该VI执行的系统及命令行包含需要启动的应用程序支持的任何参数，而且通过LabVIEW可以直接调用DLL库或共享库。上述技术在各自的领域内均已成熟，但是还未被很好地结合起来，以实现仿真过程的参数化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机构流体流动问题的参数化仿真方法，该方法有利于实现机构流体流动问题仿真过程的参数化，提高仿真计算的效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种机构流体流动问题的参数化仿真方法，利用LabVIEW按数据流控制Gambit和Fluent的执行顺序，实现机构参数化建模和仿真，该方法包括以下步骤：
步骤1：在LabVIEW中输入需要修改的机构结构尺寸参数、流体物性参数和工况参数；
步骤2：利用LabVIEW编辑Gambit日志文件，根据步骤1输入的内容修改所述Gambit日志文件中相关的机构结构尺寸参数；
步骤3：利用LabVIEW启动Gambit，并且调用修改过的Gambit日志文件进行初始化，自动完成机构模型的建立和网格的划分，生成与机构结构尺寸相符且可供Fluent调用的网格文件；
步骤4：利用LabVIEW运行延时函数，待Gambit完成网格划分后，编辑Fluent日志文件，根据步骤1输入的内容修改所述Fluent日志文件中相关的流体物性参数和工况参数；
步骤5：利用LabVIEW启动Fluent，并且调用修改过的Fluent日志文件进行初始化，自动完成机构仿真计算。
本发明的有益效果是通过LabVIEW控制Gambit和Fluent的执行过程，进行机构流体流动问题的建模和仿真，实现了仿真过程的参数化，提高了仿真分析的可扩展性及自动化程度，提高了仿真计算的效率，具有很强的实用意义。
附图说明
图1是本发明方法的工作流程图。
图2是本发明实施例的滑靴副参数化仿真过程程序框图。
图3是本发明实施例的柱塞副参数化仿真过程程序框图。
图4是本发明实施例的配流副参数化仿真过程程序框图。
具体实施方式
本发明机构流体流动问题的参数化仿真方法，利用LabVIEW按数据流控制Gambit和Fluent的执行顺序，实现机构参数化建模和仿真，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤1：在LabVIEW中输入需要修改的机构结构尺寸参数、流体物性参数和工况参数；
步骤2：利用LabVIEW编辑Gambit日志文件，根据步骤1输入的内容修改所述Gambit日志文件中相关的机构结构尺寸参数；
步骤3：利用LabVIEW运行Gambit启动命令语句，启动Gambit，并且调用步骤2修改过的Gambit日志文件作为初始化文件，进行初始化，自动完成机构模型的建立和网格的划分，生成与机构结构尺寸相符且可供Fluent调用的网格文件，从而实现Gambit建模过程的参数化；
步骤4：利用LabVIEW运行延时函数，待Gambit完成网格划分后，编辑Fluent日志文件，根据步骤1输入的内容修改所述Fluent日志文件中相关的流体物性参数和工况参数；
步骤5：利用LabVIEW运行Fluent启动命令语句，启动Fluent，并且调用步骤4修改过的Fluent日志文件作为初始化文件，进行初始化，自动完成机构仿真计算，从而实现Fluent仿真过程的参数化。
在本发明中，利用LabVIEW建立了参数化仿真界面，以通过所述参数化仿真界面进行机构结构尺寸、流体物性和工况参数的编辑输入。
在上述步骤2中，Gambit日志文件的具体修改方法为：利用LabVIEW打开所述Gambit日志文件，读取所述Gambit日志文件中的字符串，然后利用LabVIEW中的搜索替换字符串函数，将所述Gambit日志文件中相关的机构结构尺寸参数修改为步骤1中输入的机构结构尺寸参数。
在上述步骤4中，Fluent日志文件的具体修改方法为：利用LabVIEW打开所述Fluent日志文件，读取所述Fluent日志文件中的字符串，然后利用LabVIEW中的搜索替换字符串函数，将所述Fluent日志文件中相关的流体物性参数和工况参数修改为步骤1中输入的流体物性参数和工况参数。
下面结合轴向柱塞泵滑靴副、柱塞副和配流副流体流动问题的仿真分析实例和附图对本发明作进一步说明。
LabVIEW在本发明中主要用于修改参数的输入和对Gambit软件和Fluent软件进行执行控制。参数化仿真界面的主体是一个系统选项卡控件，对应于实施例所分析的滑靴副、柱塞副和配流副，将选项卡设置为滑靴副仿真、柱塞副仿真以及配流副仿真三个选项。鉴于三个仿真模型的共同点，界面中设置油膜厚度、入口压力、缸体转速、油液密度和油液粘度五个共同参数设置控件，将这些控件放置于仿真界面的左侧。根据模型的不同，可附加其它参数控件。仿真界面的右侧设置有Gambit软件生成的相应几何模型图及必要文字说明，仿真界面的底部包含“运行”和“退出”两个按钮，在特定选项卡下点击“运行”按钮即可运行相应的仿真程序；无论哪个选项卡下点击“退出”均可退出LabVIEW界面程序。
滑靴副参数化仿真过程程序框图如图2所示。摩擦副参数化仿真界面程序使用LabVIEW中的事件结构实现。当鼠标单击滑靴副参数化仿真界面中的“运行”时，激活该事件分支，执行滑靴副的参数化建模及仿真操作。图2中的九个数值控件对应于滑靴副参数化仿真界面的参数设置控件。
滑靴副参数化仿真过程主要包括以下四部分：Gambit日志文件修改、执行Gambit程序、Fluent日志文件修改和执行Fluent软件。滑靴副日志文件修改程序的主要功能是打开文件名为bearing_base.jou的日志文件，读取文件中的字符串，然后利用LabVIEW中搜索替换字符串函数，将几何模型尺寸修改为参数化仿真界面输入的数值，完成Gambit日志文件中几何参数的修改。
打开gambit实例_滑靴副程序的主要功能是启动Gambit软件，并且调用前部分程序处理后的日志文件，以生成理想尺寸的滑靴副网格文件bearing.msh。该程序用于启动Gambit程序同时执行指定日志文件进行初始化，将几何模型和网格划分的日志指令文件作为初始化文件，运行该LabVIEW程序即可自动生成可供Fluent调用的网格文件。本实施例中，启动命令行command line，其具体值为：
D:\Fluent.Inc\gambit2.3.16\Fluent.Inc\ntbin\ntx86\gambit.exe -init bearing.jou
命令行的前部分为Gambit主程序目标位置，而后部分可以加入Gambit启动过程中调用的初始化命令文件，对于该例子中是在Gambit启动过程中同时调用用户预先录制的bearing.jou日志文件并进行初始化，完成滑靴副模型的建立及网格划分过程。bearing.jou是创建滑靴副仿真模型所命名的日志文件名称，也可命名为其它名称。
图2中150s的时间延迟是Gambit软件生成网格所需的时间。延时函数后面是对应于滑靴副参数设置的Fluent日志文件的修改VI。
滑靴副fluent日志文件修改程序实现方法与滑靴副日志文件修改程序是一致的，这里不再介绍。本实施例中，Fluent的启动命令行，其具体值为：
D:\Fluent.Inc\fluent6.3.26\Fluent.Inc\ntbin\ntx86\fluent.exe -r6.3.26 3ddp -t4 -i bearing_fluent.jou
该命令行主要由四部分组成，第一部分与调用Gambit软件一样是Fluent软件源地址，而第二部分为3ddp，表示仿真模型为三维几何模型，而且调用双精度的Fluent计算器。第三部分为t4，表明的是采用Fluent并行计算方法，使计算机四核并行运算，加快Fluent仿真计算的速度。第四部分与前例一致，适用于在Fluent启动过程中顺带运行peiliufu_fluent.jou日志文件，执行滑靴副所需的仿真参数设置操作。
本实施例具体介绍了滑靴副参数仿真方法的实现过程及方法，至于柱塞副和配流副参数仿真方法的实现过程及方法与滑靴副相同，其主体程序框图如图3、图4所示。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种机构流体流动问题的参数化仿真方法，其特征在于：利用LabVIEW按数据流控制Gambit和Fluent的执行顺序，实现机构参数化建模和仿真，该方法包括以下步骤：
步骤1：在LabVIEW中输入需要修改的机构结构尺寸参数、流体物性参数和工况参数；
步骤2：利用LabVIEW编辑Gambit日志文件，根据步骤1输入的内容修改所述Gambit日志文件中相关的机构结构尺寸参数；
步骤3：利用LabVIEW启动Gambit，并且调用修改过的Gambit日志文件进行初始化，自动完成机构模型的建立和网格的划分，生成与机构结构尺寸相符且可供Fluent调用的网格文件；
步骤4：利用LabVIEW运行延时函数，待Gambit完成网格划分后，编辑Fluent日志文件，根据步骤1输入的内容修改所述Fluent日志文件中相关的流体物性参数和工况参数；
步骤5：利用LabVIEW启动Fluent，并且调用修改过的Fluent日志文件进行初始化，自动完成机构仿真计算。
2.根据权利要求1所述的机构流体流动问题的参数化仿真方法，其特征在于：利用LabVIEW建立参数化仿真界面，以通过所述参数化仿真界面进行机构结构尺寸、流体物性和工况参数的编辑输入。
3.根据权利要求1所述的机构流体流动问题的参数化仿真方法，其特征在于：在步骤2中，Gambit日志文件的修改方法为：利用LabVIEW打开所述Gambit日志文件，读取所述Gambit日志文件中的字符串，然后利用LabVIEW中的搜索替换字符串函数，将所述Gambit日志文件中相关的机构结构尺寸参数修改为步骤1中输入的机构结构尺寸参数。
4.根据权利要求1所述的机构流体流动问题的参数化仿真方法，其特征在于：在步骤4中， Fluent日志文件的修改方法为：利用LabVIEW打开所述Fluent日志文件，读取所述Fluent日志文件中的字符串，然后利用LabVIEW中的搜索替换字符串函数，将所述Fluent日志文件中相关的流体物性参数和工况参数修改为步骤1中输入的流体物性参数和工况参数。
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