【AICFD案例操作】潜艇阻力AI预测分析

AICFD是由天洑软件自主研发的通用智能热流体仿真软件，用于高效解决能源动力、船舶海洋、电子设备和车辆运载等领域复杂的流动和传热问题。软件涵盖了从建模、仿真到结果处理完整仿真分析流程，帮助工业企业建立设计、仿真和优化相结合的一体化流程，提高企业研发效率。

一、概 要

1）案例描述

AI预测是软件的特色模块之一，可以解决工业仿真设计中针对不同设计参数重复仿真的时效问题。本案例针对某潜艇型号，对潜艇速度为3.043m/s时进行了外流场的数值预测。

2）网格

整体网格为四面体网格单元为主的非结构网格，网格数量48万。

图1-1 网格模型

3）计算条件

入口速度：3.043 m/s；出口静压：0Pa；湍流模型：SST k-omega；介质：水，密度997kg/m³；样本数：10。

二、网 格

1）新建工程

① 启动AICFD 2023R2；

② 选择 文件>新建，新建工程，选择工程文件路径，设置工程文件名，点击“确定”。

图2-1 AICFD窗口

图2-2 新建工程

2）网格导入

单击菜单栏 网格>导入网格，导入外部生成的计算域网格。

图2-3 网格导入

3）网格质量检查

单击菜单栏 网格>网格质量，检查网格质量。

图2-4 网格质量检查

三、求解设置

1）求解模型

双击 求解> 求解模型，设置湍流模型。本案例为稳态计算，采用不可压缩流，湍流模型采用RNG k-epsilon模型。

图3-1 模型设置

选择 求解> 材料，双击“Water”，选择Material Properties，确认介质物性参数。

图3-2 材料参数

2）计算域

双击 求解> 流动分析> 计算域>  Domain-fluid-1，在计算域设置窗口中选择“Fluid Domain”，然后点击“下一步”，在打开的流体模型窗口点击“确定”，将网格分配到计算域Domain-fluid-1，如图所示。

图3-3 分配计算域

3）边界条件

分别设置Inlet和Outlet，需要分别设置边界名称、边界类型、边界条件和数值，如图所示。

图3-4 Inlet定义

图3-5 Outlet定义

设置Wall的边界条件，需要分别设置边界名称、边界类型，展开边界列表，选择面hull，如图所示。

图3-6 Wall定义

设置Symmetry的边界条件，需要分别设置边界名称、边界类型，展开边界列表，选择面，如图所示。

图3-7 Symm定义

4）求解参数设置

双击 求解> 求解设置 ，设置计算方法，包括差分方法等。

图3-8 求解方程参数设置

双击 求解> 求解控制，设置求解器启停条件，迭代步数等。

图3-9 求解参数设置

四、初始化及求解计算

1）初始流场设置

① 双击 求解> 初始化，设置初始流场；

② 选择菜单栏 求解> 初始化，初始化流场。

图4-1 初始化设置

图4-2 初始化流场

3）求解计算

选择菜单栏 求解> 求解> 生成AI样本，开始设置样本空间。

图4-3 运行求解器

图4-4 设置预测变量

① 在弹出的AI样本设置界面，设置预测范围为（1-5）。单击样本处理，生成样本数，在弹出的AI样本生成界面中，修改其中一个样本数3为2.8，避免和原始工况趋近，如图所示；

② 点击开始，开始计算。

图4-5  设置预测范围

图4-6  生成样本数

五、后处理

1）模型训练

① 计算完成后，单击“是”开始训练；

② 训练完成后，单击“确定”，确认训练完成，单击“关闭”按钮退出当前对话框，如图所示。

图5-1 模型训练

① 双击 求解> 求解模型，打开AI预测开关，输入值：3.043；

② 单击应用按钮，程序自动加载预测结果，如图所示。

图5-2 结果预测

2）求解结果更新及导入

双击树节点 报告> 力，设置方向参数，选取区域面列表中hull，单击应用，读取升阻力数据。

图5-3 数据读取

图5-4 数据查看

3）结果对比

① 在进行预测计算之前， 可以先进行原始工况的计算，然后和预测后的结果进行比对；

② 升阻力，壁面压力和中心截面速度对比。

表1 升阻力数据对比

表2 壁面压力对比

表3 中心截面速度对比

① 单击菜单栏 后处理>云图，选取位置和变量参数，设置等级参数，点击应用，读取潜艇表面压力云图；

② 壁面压力云图对比。

图5-5 原始工况

图5-6 预测结果

① 单击菜单栏 后处理> 面，创建中心截面, 然后单击菜单栏 后处理> 云图，查看流场中心截面速度分布云图，点击应用，读取中心截面速度分布图；

② 中心截面速度云图对比。

图5-7 原始工况

图5-8 预测结果