趙雄輝，涂 輝，王世選，孫 磊，施銀桃，夏東升

(武漢紡織大學(xué) 環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430200)

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AutoCAD VBA平臺(tái)下纖維過(guò)濾模型的構(gòu)建

趙雄輝，涂 輝，王世選，孫 磊，施銀桃，夏東升

(武漢紡織大學(xué) 環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430200)

摘要：為了構(gòu)建纖維束三維模型，在ANAYS Fluent平臺(tái)下進(jìn)行了纖維過(guò)濾器流體模擬，通過(guò)AutoCAD的VBA平臺(tái)下編程的方法，研究了三維規(guī)則與隨機(jī)纖維模型的構(gòu)建，結(jié)果為在AutoCAD2014平臺(tái)下在VBA語(yǔ)言編程條件下，達(dá)到三維規(guī)則與隨機(jī)纖維模型快速、精確構(gòu)建，并且成功導(dǎo)入ANAYS ICEM的效果，表明了AutoCAD的VBA平臺(tái)下編程構(gòu)建三維纖維模型，進(jìn)行后期數(shù)值模擬是可行的。

關(guān)鍵詞：VBA；AutoCAD；數(shù)值模擬；纖維建模；ANSYS ICEM

1引言

ANSYS Workbench 集成了自身的模型構(gòu)造軟件ICEM CFD擁有強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分能力，但是相比較傳統(tǒng)的CAD軟件如AutoCAD ，Solidworks，其幾何建模能力仍顯不足。VBA是Auto CAD二次開(kāi)發(fā)軟件中最為簡(jiǎn)單易用的工具之一，對(duì)于非專業(yè)計(jì)算機(jī)人員也能高效快速的進(jìn)行模型構(gòu)建。因此利用AutoCAD VBA建模而后導(dǎo)入ICEM CFD進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將提高模型前處理的效率。

2窗體的創(chuàng)建

運(yùn)行AutoCAD 。單位設(shè)置為mm。輸入vbaman命令，打開(kāi)vba管理器。左擊新建，創(chuàng)建新的工程。左擊Visual Basic管理器，進(jìn)入代碼窗口。在代碼窗口中，選擇插入/用戶窗體，向當(dāng)前工程添加一個(gè)用戶窗體(圖1)。

部分控件設(shè)置見(jiàn)表1。

對(duì)所需進(jìn)行定義。在窗體中創(chuàng)建“確定”按鈕單擊事件，根據(jù)上圖所示的多頁(yè)空間頁(yè)面，創(chuàng)建與其對(duì)應(yīng)的纖維模型。

Private Sub cmdOk_Click()

ZoomExtents

Select Case MultiPage1.Value

Case 1 ’規(guī)則模型

Call Box

Call Fibres

Case 2 '隨機(jī)模型

Call Box

Call Cc

End Select

frmMain.Hide

End Sub

表1　窗體部分控件設(shè)置

3矩形容器的建立

纖維素過(guò)濾器為一矩形容器，其中心位于center處，而后移動(dòng)矩形容器至所建纖維模型中心處。

部分代碼如下：

’建立矩形體容器

Public Sub Box()

定義矩形體

center(0)=txtBX.Text

center(1)=txtBY.Text

center(2)=txtBZ.Text

Length=txtLength.Text

Width=txtWidth.Text

Height=txtHeight.Text

在模型空間中建立矩形體(3DSolid)對(duì)象，長(zhǎng)度兩側(cè)分別預(yù)留150mm作為首位導(dǎo)流段。

Set Boxobj=ThisDrawing.ModelSpace.AddBox(center， Length +300， Width， Height)

將矩形容器移動(dòng)至預(yù)定位置

Dim ptTo(0 To 2) As Double

ptTo(0)=0.5 * Length

ptTo(1)=0.5 * Width

ptTo(2)=0

Boxobj.Move center， ptTo

ZoomAll

End Sub

4三維規(guī)則纖維模型構(gòu)建

建立纖維圓柱體

Public Sub Fibres()

Dim Radius As Double ’纖維半徑

Dim HeightOfFibre As Double ’纖維長(zhǎng)度

Radius=txtRadiusOfFibre.Text

HeightOfFibre=txtHeightOfFibre.Text

’用戶輸入纖維長(zhǎng)度數(shù)值HeightOfFibre>容器高度Height時(shí)，發(fā)出提示信息

If HeightOfFibre > Height Then

MsgBox (“輸入的纖維長(zhǎng)度數(shù)據(jù)必須不大于容器高度，請(qǐng)重新輸入！”)

End If

’創(chuàng)建首圓柱

Dim objCylinder As Acad3DSolid

Dim ptCen(0 To 2) As Double

ptCen(0)=center(0)+2*Radius:ptCen(1)=center(1)+2*Radius:ptCen(2)=center(2)

Set objCylinder=ThisDrawing.ModelSpace.AddCylinder(ptCen， Radius， HeightOfFibre)

采用矩陣函數(shù)ArrayRectangular將上述所建纖維圓柱體陣列形成規(guī)則纖維集合。

distanceBwtnColumns=txtdistanceBwtnColumns.Text+2 * Radius

distanceBwtnRows=txtdistanceBwtnRows.Text+2 * Radius

distanceBwtnLeves=0

numberOfColumns=LengthdistanceBwtnColumns

numberOfRows=WidthdistanceBwtnRows

numberOfLeves=1

’建立對(duì)象的陣列

Dim retObj As Variant

retObj=objCylinder.ArrayRectangular(numberOfRows，numberOfColumns，numberOfLeves，distanceBwtnRows，distanceBwtnColumns，distanceBwtnLeves)

ZoomAll

End Sub

輸入如下參數(shù):生成隨機(jī)模型，見(jiàn)圖2，圖3。

5三維隨機(jī)纖維模型構(gòu)建

部分代碼如下：

Dim upperbound As Integer

Dim lowerbound As Integer

r=txtRadiusOfFibre1.Text

d=txtMaxDisOfFibre.Text/r

HeightOfFibres=txtLengthOfFibre.Text

m=txtLength.Text/(d * r)

n = txtWidth.Text/(d * r)

’用戶輸入纖維長(zhǎng)度數(shù)值HeightOfFibres>容器高度Height時(shí)，發(fā)出提示信息

If HeightOfFibres > Height Then

MsgBox(“輸入的纖維長(zhǎng)度數(shù)據(jù)必須不大于容器高度，請(qǐng)重新輸入！”)

End If

設(shè)置For函數(shù)對(duì)纖維圓心進(jìn)行隨機(jī)循環(huán)排列。排列思路見(jiàn)圖4。

主要代碼如下

For i=0 To m-1

For j=0 To n-1

upperbound=(d - 1) * r

lowerbound=r

x(0)=0 ’預(yù)排列初始值

y(0)=0

’隨機(jī)生成x坐標(biāo)軸方向 圓心坐標(biāo)

x(i+1)=d * i * r+Int((upperbound-lowerbound+1) * Rnd+lowerbound)

y(j+1)=d * j * r+Int((upperbound-lowerbound+1) * Rnd+lowerbound)

p(0)=x(i + 1)

p(1)=y(j + 1)

p(2)=0

’以點(diǎn)P為中心，r為半徑建立長(zhǎng)度為HeightOfFibres的纖維柱體

Dim objCylinder As Acad3DSolid

Set objCylinder=ThisDrawing.ModelSpace.AddCylinder(p，r，HeightOfFibres)

Next j

Next i

輸入如下參數(shù):生成隨機(jī)模型，見(jiàn)圖5，圖6。

設(shè)置最大間隔距離，調(diào)解容器內(nèi)纖維數(shù)量。分別設(shè)置最大距離d=32，d=40得到如下模型，見(jiàn)圖7，圖8。

驗(yàn)證：按照實(shí)驗(yàn)思路，當(dāng)最大距離設(shè)置為兩倍半徑時(shí)，隨機(jī)圓模型呈現(xiàn)規(guī)則形狀排列。運(yùn)行程序得到模型，見(jiàn)圖9，圖10。

模型符合，驗(yàn)證通過(guò)。

圖8隨機(jī)纖維模型(d=40)

6模型導(dǎo)出

在AutoCAD中文件/輸出為IGES格式文件，導(dǎo)入到ANSYS ICEM CFD形成圖10所示幾何模型，從而進(jìn)行后續(xù)網(wǎng)格劃分及分析處理(圖11)。

7結(jié)語(yǔ)

利用AutoCAD內(nèi)嵌語(yǔ)言VBA編程構(gòu)建幾何模型，具有以下特點(diǎn)。

(1)界面明了。

(2)便于操作。

(3)運(yùn)行速度快。

(4)接口適應(yīng)性廣泛。

進(jìn)一步，通過(guò)不同函數(shù)的編譯，亦可以創(chuàng)建曲線纖維模型等更為真實(shí)準(zhǔn)確的幾何模型。

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文章編號(hào)：1674-9944(2016)02-0177-04

中圖分類號(hào)：X506

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：趙雄輝(1989—)，男，湖北襄陽(yáng)人，武漢紡織大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院碩士研究生。

收稿日期：2015-11-09