CN114510226B - 一种基于Python的CFD自动集成计算软件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及软件设计技术领域，具体为一种基于Python的CFD自动集成计算软件。本发明考虑了常规流体机械CFD所用软件多，所耗费的人力、时间成本高的问题，以简化流体机械CFD为目标，通过Python编程语言设计的CFD自动集成计算软件，能够方便的集成多个软件实现除设计外的全自动CFD，大幅减少人工参与，降低人力和时间成本。
Description
技术领域
本发明涉及软件设计技术领域，具体为一种基于Python的CFD自动集成计算软件。
背景技术
Computational Fluid Dynamics(CFD)即计算流体动力学，是以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，已解决各种实际问题。现有流体机械的CFD需要使用多个商用软件包括但不限于设计软件、网格划分软件、计算软件、后处理软件等。同时一整套CFD流程耗时长且需要大量的人工参与，而目前缺少相关集成多平台、实现自动计算的软件，将集成计算和编程语言(尤其是Python)结合的软件几乎没有。因此我们基于Python的CFD自动集成计算软件能够填补这一空白。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于Python的CFD自动集成计算软件，解决了上述背景技术中所存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于Python的CFD自动集成计算软件，集成了以下软件：流体机械设计软件CFturbo、网格划分软件Ansys-ICEM、计算软件Ansys-Fluent。集成方法包括以下步骤：
S1、在CFturbo中对流体机械主要参数进行设计，启动CFturbo的bat文件，输出流体机械三维模型stp文件；
S2、软件识别stp文件后自动启动运行Ansys-ICEM的bat文件，读取事先录制的人工操作脚本文件，实现对stp文件的自动网格划分后输出网格msh文件；
S3、软件识别msh文件后自动启动运行Ansys-Fluent的bat文件，读取事先录制的人工操作脚本文件，完成对网格msh文件的设置同时开始计算，迭代计算完成后自动输出压力、扭矩；
S4、软件识别压力、扭矩后，自动读取写入压力、扭矩参数到固定模板Excel中同时加入计算公式得到所需结果。
优选的，所述软件中的运行程序均基于Python编程语言进行编写。
优选的，所述步骤S1中使用Python编程语言解析CFturbo源设计主要参数，实现在该软件中直接更改CFturbo中流体机械的主要设计参数。
优选的，所述步骤S1中完成主要参数设计后，会启动CFturbo的bat文件，输出流体机械三维模型stp文件。
优选的，所述步骤S2中启动Ansys-ICEM的bat文件后，Ansys-ICEM会读取并基于第一次人工进行网格划分并事先录制过程的人工操作脚本文件来进行网格划分。
优选的，所述步骤S3中启动Ansys-Fluent的bat文件后，Ansys-Fluent会读取并基于第一次人工进行计算设置和定义输出参数并录制过程的人工操作脚本文件来进行计算设置同时定义输出参数。
优选的，所述步骤S2、S3中基于Python语言软件识别bat文件后，会自动启动对应软件读取事先已录制的脚本文件，不需要程序控制。
优选的，所述步骤S2、S3中所有输出和输入文件的文件名均由脚本文件控制。
优选的，所述步骤S4中的程序结构为：解析Ansys-Fluent的脚本文件，读取相应关键参数到Excel模板中，同时读取步骤S3的输出参数，带入流体机械效率公式即可得到该流体机械的效率。
本发明提供了一种基于Python的CFD自动集成计算软件，具备以下有益效果：本发明考虑了常规流体机械CFD所用软件多，所耗费的人力、时间成本高的问题，以简化流体机械CFD为目标，通过Python编程语言设计的CFD自动集成计算软件，能够方便的集成多个软件实现除设计外的全自动CFD，大幅减少人工参与，降低人力和时间成本。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明
图1是本发明的一种基于Python的CFD自动集成计算软件主操作界面
图2是本发明的一种基于Python的CFD自动集成计算软件子操作界面
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例以离心泵为计算案例。本发明的主操作界面如图1所示，该发明集成了以下软件：流体机械设计软件CFturbo、网格划分软件Ansys-ICEM、计算软件Ansys-Fluent。在图1的[软件路径配置区]配置以上集成软件的本地路径和数值计算所需核数。点击[添加方案]跳转至子操作界面进行集成操作，如图2所示。本实施例命名为case1，集成方法步骤如下：
S1、在CFturbo软件中对流体机械主要参数进行设计后，保存该软件的cft文件和启动CFturbo的bat文件，在软件子界面[步骤1]中选中以上文件，软件会自动输出离心泵三维模型stp文件；
S2、在软件子界面[步骤2]中选取事先录制的人工网格划分操作jrf脚本文件。软件识别步骤S1输出的stp文件后自动启动运行Ansys-ICEM的bat文件，读取脚本文件，对离心泵模型进行与脚本中相同的网格划分操作后输出网格msh文件；
S3、在软件子界面[步骤3]中选取事先录制的人工数值计算设置的jou脚本文件。软件识别步骤S2输出的msh文件后自动启动运行Ansys-Fluent的bat文件，读取脚本文件，对离心泵网格进行与脚本中相同的计算设置后输出计算离心泵效率所需的压力和扭矩参数；
S4、完成上述bat文件和脚本文件的添加后，点击子界面[完成添加]，即可返回主操作界面。点击主界面的[开始自动化]即开始自动化计算流程。计算完成后，软件自动读取步骤S3输出的压力和扭矩参数代入到Excel中的离心泵效率计算公式得到该离心泵的效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种基于Python的CFD自动集成计算软件，集成了以下软件：流体机械设计软件CFturbo、网格划分软件Ansys-ICEM、计算软件Ansys-Fluent，其特征在于，集成方法包括以下步骤：
S1、在CFturbo中对流体机械主要参数进行设计，启动CFturbo的bat文件，输出流体机械三维模型stp文件；
S2、软件识别stp文件后自动启动运行Ansys-ICEM的bat文件，读取事先录制的人工操作脚本文件，实现对stp文件的自动网格划分后输出网格msh文件；
S3、软件识别msh文件后自动启动运行Ansys-Fluent的bat文件，读取事先录制的人工操作脚本文件，完成对网格msh文件的设置同时开始计算，迭代计算完成后自动输出压力、扭矩；
S4、软件识别压力、扭矩后，自动读取写入压力、扭矩参数到固定模板Excel中同时加入计算公式得到所需结果；
步骤S1中，使用Python编程语言解析CFturbo源设计主要参数，实现在该软件中直接更改CFturbo中流体机械的主要设计参数；
步骤S2中，启动Ansys-ICEM的bat文件后，Ansys-ICEM会读取并基于第一次人工进行网格划分并事先录制过程的人工操作脚本文件来进行网格划分；
步骤S3中，启动Ansys-Fluent的bat文件后，Ansys-Fluent会读取并基于第一次人工进行计算设置和定义输出参数并录制过程的人工操作脚本文件来进行计算设置同时定义输出参数；
步骤S4中的程序结构为：解析Ansys-Fluent的脚本文件，读取相应关键参数到Excel模板中，同时读取步骤S3的输出参数，带入流体机械效率公式即可得到该流体机械的效率。
2.如权利要求1所述的一种基于Python的CFD自动集成计算软件，其特征在于，所述软件中的运行程序均基于Python编程语言进行编写。
3.如权利要求1所述的一种基于Python的CFD自动集成计算软件，其特征在于，步骤S1中，完成主要参数设计后，会启动CFturbo的bat文件，输出流体机械三维模型stp文件。
4.如权利要求1所述的一种基于Python的CFD自动集成计算软件，其特征在于，步骤S2、S3中，基于Python语言软件识别bat文件后，会自动启动对应软件读取事先已录制的脚本文件，不需要程序控制；所有输出和输入文件的文件名均由脚本文件控制。
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