mworks与fluent的协同仿真方法和实现

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1、MWorks与FLUENT的协同仿真方法和实现　　摘要：　　Modelica技术难以仿真动态特性在空间上非定常分布的流动、传热和燃烧等复杂问题，因此提出一种基于MWorks与FLUENT的协同仿真方法，设计协同仿真的耦合方式、数据交换机制和仿真架构，利用Modelica外部函数、MWorks仿真用户接口和FLUENTUDF编写协同仿真程序.以某单向阀为研究对象对此协同仿真方法的有效性进行验证.所提出的方法可实现Modelica技术与CFD技术的优势互补，能够为多领域系统仿真提供新的解决方法.　　关键词：　　多领域系

2、统仿真；协同仿真；动态特性；Modelica；MWorks；FLUENT　　中图分类号：TP391.9　　文献标志码：B　　Abstract：　　Modelicacanhardlysimulatethecomplexissuessuchasfluidflow，heattransfer，combustion，etc.，inwhichthesystembehaviorsaredistributedinspaceunsteadily.Tosolvetheproblem，amethodofcosimulationbetwe

3、enMWorksandFLUENTisproposed.Thecouplingmode，dataexchangeschemeandsimulationarchitecturearedesignedforcosimulation.Thecosimulationprogramis8implementedusingModelicaexternalfunction，MWorkssimulationuserinterfacesandFLUENTUDF.Thecosimulationmethodisverifiedbyasim

4、ulationexampleofcheckvalve.ThecomplementaryadvantagesofModelicaandCFDtechniqueareimplementedbythemethod，whichisanewmethodformultidomainsystemsimulation.　　Keywords：　　multidomainsystemsimulation；cosimulation；dynamiccharacteristics；Modelica；MWorks；FLUENT　　0引言　　随着

5、科学技术和工程实践的发展，现代产品系统日益复杂，其研发难度不断增加.仿真技术作为产品研发设计的支撑工具和方法，能够有效降低研发成本，提高产品性能，缩短研发周期.系统涉及多个学科领域的耦合交互是产品复杂性的主要表现之一.[1]现有的大部分仿真平台适合特定学科的仿真，对多领域耦合系统仿真的支持不足，逐渐无法胜任复杂产品整体动态性能的快速协同仿真.[2]目前，Modelica已成为全球多领域统一建模语言的标准[3]，是未来的发展趋势，可为复杂多领域耦合系统的仿真提供有效的解决方案.MWorks是完全支持Modelica的

6、多领域工程系统建模仿真平台，提供从可视化建模、仿真计算到结果分析、优化的完整功能.[4]8　　Modelica技术适合系统级动态特性和控制器性能的仿真，其模型为零维集中参数模型和离散数目很少的一维模型[5]，难以仿真行为属性在空间上非定常分布的复杂问题.随着CFD技术的发展，FLUENT等商用CFD软件可以很好地模拟流动、传热和燃烧等涉及流场的问题.Modelica技术和CFD各有优势，因此开展Modelica模型与FLUENT的协同仿真，实现两者仿真能力的互补，能够为多领域系统的仿真提供有效的新手段.文献[6]开

7、展Modelica技术与FLUENT软件的协同仿真研究，利用MWorks与MATLAB/SIMULINK的软件接口，导出SFunction模块，然后在SIMULINK中通过编写额外的SFunction模型实现与FLUENT的通信.此方法间接依赖MATLAB/SIMULINK软件，不能充分地发挥Modelica技术的优势，且步骤繁多，效率较低.本文研究MWorks直接与FLUENT协同仿真的理论和实现方法.　　1协同仿真的实现基础　　1.1Modelica外部函数和对象　　Modelica模型除可以调用Modelic

8、a语言编写的函数外，还可以调用其他语言编写的函数，目前支持C和FORTRAN77.这些语言编写的函数称为外部函数[3]，其结构见图1.外部函数接口支持许多高级的特征，例如使用C语言实现需要的功能，可极大扩展Modelica的仿真能力.　　1.3FLUENT用户自定义函数　　FLUENT是目前可用的、功能强大的CFD软件工具，能够让用户更深入、更快速地优化产品