基于MATLAB_SIMULINK与FLUENT的协同仿真方法研究

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1、第19卷第8期系统仿真学报©Vol.19No.82007年4月JournalofSystemSimulationApr.,2007基于MATLAB/SIMULINK与FLUENT的协同仿真方法研究谢海斌，张代兵，沈林成（国防科学技术大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073）摘要：以水下机器人的动态行为仿真为背景，针对单一环境下仿真水下机器人动态行为和流体动力学问题存在的局限性，提出了基于MATLAB/Simulink与FLUENT协同仿真的解决方案。首先介绍了MATLAB/Simulink与FLUENT

2、的运行机制，分析了两个仿真环境实现协同仿真的技术可行性并提出了三种可行的接口方式。以此为基础，重点研究了FLUENT中嵌入MATLAB/Simulink与MATLAB/Simulink中嵌入FLUENT两种嵌入式协同仿真方式以及并行协同仿真方式的基本思想和具体实现方法。此协同仿真方法不仅对于研究流体环境中物体运动与流体动力紧密耦合的问题提供了有效手段，也为研究其它与流体紧密耦合的物理现象提供了解决思路。关键词：水下机器人；协同仿真；运动仿真；流体动力仿真；MATLAB/Simulink；FLUENT中图分类号

3、：TP391.9文献标识码：A文章编号：1004-731X(2007)08-1824-04CollaborativeSimulationBasedonMATLAB/SimulinkandFLUENTXIEHai-bin,ZHANGDai-bing,SHENLin-cheng(CollegeofMechatronicsEngineeringandAutomation,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,410073,China)Abstract:Aimi

4、ngatthedynamicbehaviorssimulationofunderwatervehicle,acollaborativesimulationschemewasproposedbasedonMATLAB/SimulinkandFLUENTtoovercomethelimitationduetousingsinglesimulationplatformtosimulatingthedynamicbehaviorsandhydrodynamicsofunderwatervehicle.Thetechn

5、icalfeasibilitieswereanalyzedutilizingMATLAB/SimulinkandFLUENTtorealizecollaborativesimulationandthreeinterfacemodeswereproposedthroughintroducingtheoperationalmechanismofthetwosimulationenvironments.Basedontheaboveinterfacemodes,thefundamentalprinciplesand

6、theirimplementationapproachesofembeddedcollaborativesimulation,includingtwomodesofMATLAB/SimulinkembeddedinFLUENTandFLUENTembeddedinMATLAB/Simulink,aswellasparallelcollaborativesimulationweremainlystudied.Thecollaborativesimulationschemediscussednotonlysupp

7、liesaneffectivemethodtosolvetheclosecouplingproblembetweenmovementofobjectinfluidandhydrodynamics,butalsooffersareferenceclewtoresearchontheotherphysicalphenomenacouplingwithfluid.Keywords:UnderwaterVehicle;CollaborativeSimulation;KinematicsSimulation;Hydro

8、dynamicsSimulation;MATLAB/Simulink;FLUENT1由于FLUENT和MATLAB/Simulink各有专长，在功能引言上无法相互替代，它们通常是分别针对水下机器人的流体动水下机器人动态行为的精确仿真以及高性能运动姿态力学仿真和动态系统建模、设计和仿真问题独立使用的。然控制器设计依赖于准确的载体与推进系统的水动力学模型。而，水下机器人的动态行为与流体动力载荷之间是紧密