基于Fluent二次开发的散热器芯部外形参数化建模

　　基于Fluen二次开发的散热器芯部外形参数化建模李贺佳12，毕小平1黄小辉1索文超1（1装甲兵工程学院，北京100072 2装甲兵技术学院，长春130117）模型存在手动重复性操作的问题，利用VC++60程序设计语言对FUen进行了二次开发，实现了散热器芯部外形参数化建模，提高了开发的效率。

　　车辆冷却系统的功用就是把发动机和传动装置所传导出来的热及时散发到周围环境中去，使发动机和传动装置获得可靠和有效工作的热状态。散热器是冷却系统的重要换热设备，其性能好坏对发动机和传动装置的动力性、经济性和可靠性有很大的影响。在车辆总体设计时，散热器方案选型设计，着重解决在车辆总体限定的空间内，安排出足够的散热面积，以满足散热需要；同时又要使散热器的阻力满足系统总体对阻力的要求。因此选择散热器合理的正面面积和厚度是关键。在散热量一定的条件下，如果正面面积过小，势必加大散热器的厚度，这会使气流阻力增加，导致冷却风扇的驱动功率增大；反之，如果散热器正面面积过大，造成正面风速下降，使散热器的传热系数和系统的有效阻力系数下降，导致散热能力不足。显然，这中间有个佳点|1.本文在散热器芯部外形优化设计过程中通过GmbtpVC++6.0相结合实现了Flu n的二次开发，达到了散热器芯部外形参数化建模的目的。

　　1研究背景FUn是由FUen公司开发的计算流体力学模拟软件。该软件采用C语言编写核心程序，因此使用起来相当灵活，具有动态内存分配，高效数据结构以及灵活的解控制等功能。除了具有优秀的内核外，FUen在各种机器与操作系统上都能够实现高效的执行和交互的控制Gabi作为FUen件的前处理器，其主要工作是建立模型及划分网格，这是进行FUn计算的前提条件，但是它没有提供参数的界面输入，以至于交互性不够流畅。要建立同种类型不同参数的模型，操作过程基本相似，若每次都手动重复整个过程，将花费较长的时间。

　　Jouma语言是Gaobi自带的一种解释性脚本语言，它以命令流的形式记录在模型建立过程中的每一步操作，其功能简单，但对其操作比较困难，无法直接实现文件中参数的更改。

　　对Fluent进行二次开发，编制了散热器芯部外形参数化建模软件，节省了建模的时间，提高了开发的效率。

　　2参数化建模初的CAD系统所构造的产品模型都是几何图素（点、线、圆、圆弧等）的简单堆叠，仅仅描述了设计产品的可视化形状，（Gobi欺件建立模型过程则有所不同，除了建立可视化形状，还要设置边界类型和划分网格。

　　建立三维网格模型步骤如下（以建立立方体模型为例）创建体有两种方法创建体；由节点连成线由面拉伸生成体以上步骤都是基于手工操作并以Junal文件记录保存，难以对产品模型进行改动生成新的模型。设计者为缩短产品开发周期，提高效率，几乎所有产品的设计都是改进型设计，大约70的新产品的设计都要重新利用原来的产品模型，因此Gmbi参数化建模就是在这样的背景下应运而生。

　　Gmbi参数化建模把参数化设计思想融入Gmbi建模过程中，这也是工程设计的一大改进。

　　参数化设计也称尺寸驱动，其本质是基于约束的模型描述方法。在CAD中，参数化设计技术是采用参数预定义的方法建立图形的集合约束集，指定一组尺寸作为参数使其与几何约束集相关联，并将所有的关联式融入到应用程序中，然后以人机交互方式修改参数尺寸，通过参数化尺寸驱动实现对设计结果的修改，其原理如化建模原理如所示。

　　GGmbi参数化建模生成的网格模型可以自动设置边界条件和划分网格，避免了手动重复操作的问题，通过程序设计将相关的命令写入JQuma件即可实现。

　　3程序设计3.1程序设计目标用户只需在软件界面的输入窗口写入散热器芯部外形的长度、宽度和高度值，系统就能自动进行Jouma文件相应数据的更改和保存，并且根据用户的需要可以通过调用Gmbi软件，自动进行边界条件设置和网格划分以实现三维实体模型和三维网格模型的可视化。该系统通过前台友好、方便、快捷的人机交互界面，对复杂的、难于理解和掌握的Ganbi命令流进行后台封装。因此，程序设计可让那些不熟悉Gabi软件的工程设计人员也能很好地借助本系统进行散热器芯部外形尺寸的设计。

　　3.2开发平台3.16基于WmdosXP编程。程序实现是利用微软提供的Wmdws扁程接口MFC（微软基本类库）和FUem前处理软件Ganbt采用面向对象的程序设计方法。利用MF提供的类结构和支持程序来进行Wmdws程序设计。程序的基本框架利用MFCAPfWiad（MFC应用程序向导）来进行方便快捷地设计。根据软件的具体情况，把程序框架设计成基本对话框。程序框架设计好后，再进行设置编译环境和向程序框架中添加程序代码，以实现程序特定的功能。程序与用户的接口采用对话框的形式。首先使用CiasWiad创建对话框类，然后加入数据接收、合法性验证和交换语句，而后在需要切换对话框的地方添加消息映射语句。

　　4基于FUem亡次开发的程序实现过程散热器芯部外形参数化建模是在某型坦克动力舱实体模型基础上进行的。在建模前要做一些简化性的工作。散热器安装有前、后集水（油）器，在FUm进行散热器散热量和气流流动阻力计算时，热器芯部外形尺寸参数选取范围时，只要考虑预留给前、后集水（油）器足够的安装空间，建立模型时二者就可简化。由于散热器左、右框架与芯部紧密相连，因此应设计框架尺寸随芯部外形尺寸以某种函数关系同步变化。

　　中以命令流的形式记录每一步操作，这样就可以使用CFl类打开或关闭一个磁盘文件、向一个文件读或写数据等。在MFC中，CFlei是一个1O的基类。它直接支持非缓冲、二进制的磁盘文件的输入输出，也可以使用其派生类处理文本文件（CS-diFI）和内存文件（（MeFil）CFil类的读写功能类似于C语言中的Wi和fiead而CSdiFl类的读写功能类似于C语言中的gi和PUS51.将动力舱已离散化的计算区域模型在Ganbi中打开（open）导出（Export）为。a文件，然后将。a文件导入（Wr）Ganbi才能重新建立散热器芯部外形模型和框架模型。因此要将“mPftais”e\\liheia\\modelsat：asc，命令通过VC++i吾言Pf）命令写入程序，其格式为：在重新建立散热器芯部外形模型和框架模型前，要将原散热器芯部外形模型和框架模型删除，其格式为：以新的坐标系为基准，建立散热器芯部外形模型和框架模型。以建立水散热器芯部外形模型为例，其格式为：者的存在对计算结果的影响很小因此在给出散lishfg条件置命令和划分网格命令程序。n生bookmark1散热器芯部外形模型和框架模型建立完毕后，模型。

　　成新的JQuma文件。其格式分别为：实现散热器芯部外形参数化建模，要在程序设计时将散热器芯部外形的长度、宽度和高度设成变量，并与界面的相应输入窗口相关联，才能将用户输入的数据保存在umal文件中，嗽件调用此文件，整个动力舱三维实体网格）模型可直观地呈现在用户面前。是利用VC++6.0对FUm进行二次开发的系统结构图。

　　5散热器芯部外形参数化建模软件的实现打开经vc+十译后所建立的可执行文件进入点击“散热器芯部外形尺寸参数输入”后进入分别输入水散热器和机油散热器芯部外形的尺寸值，如果超出动力舱所允许的空间范围，系统将自动弹出提示对话框，重新输入后，点击的需求，点击相应的按钮，Gmbi件自动调入，打开相应的Jouma文件，三维实体模型或三维网格模型将呈现在用户的面前如、8其中为了使用户能够清晰地看到散热器芯部外形的模型，8隐藏了动力舱内其它部件的实体模型和网格1Qg斗'1ChinacademicJoumajElectronicPul表3车辆悬挂系统的仿真计算值参数主动悬挂性能指标均方根值被动悬挂性能指标均方根值变化垂直加速悬挂动轮胎动垂直加速悬挂动挠轮胎动率度八ms2）挠度/mm载荷/度Ans-2）度/mm载荷/N注：表中参数变化率是指簧载质量、悬挂刚度、轮胎刚度、阻尼器阻尼系数等参数变化相同的变化率。

　　5结论综合上述理论分析得出的电磁蓄能式自校正控制主动悬挂，可以克服现有其它主动悬挂诸多的缺陷。从上面的仿真结果可以得出：电磁蓄能式自校正控制主动悬挂使车辆的乘坐舒适性（垂直加速度）和操纵稳定性（车轮动载荷）得到了非常大的改善；但悬挂动挠度有所增大，因此设计时要增大车轮的自由行程。悬挂动挠度增大的原因是因为垂直加速度、车轮动载荷、悬挂动挠度是相互矛盾的三个指标，一般是：操纵稳定性越好，悬挂动挠度越大，反之亦然。因此电磁蓄能式自校正控制主动悬挂对提高车辆悬挂的总体性能是完全有效的，在实际应用方面也是可行的。可以预见这种应用电磁蓄能原理和自校正控制理论的新型主动悬挂具有很好的开发应用前景。