蔣望梁，陳作鋼

1 上海交通大學(xué) 海洋工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240

2 上海交通大學(xué) 高新船舶與深海開(kāi)發(fā)裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，上海 200240

3 上海交通大學(xué) 船舶海洋與建筑工程學(xué)院，上海 200240

0 引 言

循環(huán)水槽是一種將待測(cè)物體固定，利用循環(huán)水流的相對(duì)流動(dòng)來(lái)測(cè)定物體水動(dòng)力性能的試驗(yàn)設(shè)備。風(fēng)洞以同樣的方式考察物體的氣動(dòng)力學(xué)性能。此類(lèi)設(shè)備的突出特點(diǎn)是：它們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流體動(dòng)力及精細(xì)流場(chǎng)特性進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、多目標(biāo)、自動(dòng)化測(cè)量，從而為部分要求進(jìn)行持續(xù)性觀測(cè)的試驗(yàn)創(chuàng)造了先決條件。因此，循環(huán)水槽和風(fēng)洞已被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)流體力學(xué)的試驗(yàn)之中。

風(fēng)洞和循環(huán)水槽的設(shè)計(jì)主要采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法[1-2]，其所涉及的相關(guān)公式和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)經(jīng)過(guò)歷代研究人員的試驗(yàn)而逐步豐富，很大程度上為現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)提供了參考。但傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法也有一定的限制，例如已有經(jīng)驗(yàn)公式和試驗(yàn)數(shù)據(jù)覆蓋面不夠充分，一方面，在大雷諾數(shù)范圍內(nèi)對(duì)拐角等部段的試驗(yàn)數(shù)據(jù)尚有空白，在拐角、擴(kuò)張段等部位有可能存在流動(dòng)分離，導(dǎo)致經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)報(bào)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)常有較大差距；另一方面，從分段參數(shù)確認(rèn)到總體性能考察的整個(gè)過(guò)程工作量很大，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)。而隨著CFD技術(shù)的快速發(fā)展，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究團(tuán)隊(duì)以CFD技術(shù)為手段，開(kāi)展了風(fēng)洞和循環(huán)水槽內(nèi)部流場(chǎng)的模擬和優(yōu)化等工作，取得了出色的研究成果。Chen等[3]建立全局模型對(duì)循環(huán)水槽進(jìn)行了模擬，采用多重參考系（multiple reference frame，MRF）模型實(shí)現(xiàn)了葉輪的加速，運(yùn)用流體體積法（VOF法）預(yù)報(bào)了試驗(yàn)段自由液面，對(duì)流場(chǎng)細(xì)節(jié)展開(kāi)了分析和優(yōu)化；李金成等[4]采用CFD方法對(duì)分層流循環(huán)水槽的內(nèi)部隔板進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，研判了不均勻沉降對(duì)水槽性能的影響；代燚[5]建立了包含影響風(fēng)洞內(nèi)部流場(chǎng)指標(biāo)的全部要素的總體模型，其數(shù)值模擬結(jié)果更精細(xì)地再現(xiàn)了風(fēng)洞的內(nèi)部流場(chǎng)，預(yù)報(bào)了各部段的壓力損失、流量和風(fēng)扇功率；李啟良等[6]用數(shù)值仿真技術(shù)研究了風(fēng)洞結(jié)構(gòu)對(duì)試驗(yàn)段靜壓系數(shù)和靜壓梯度的影響，總結(jié)了在不同噴口尺寸、不同收集口高度下兩者的變化規(guī)律；于昌利[7]建立了循環(huán)水槽局部模型并進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)深入研究循環(huán)水槽彎管、導(dǎo)流片形式及收縮曲線(xiàn)對(duì)流場(chǎng)均勻性的影響，最終得到了優(yōu)選的導(dǎo)流片形式和收縮曲線(xiàn)。

綜上所述，現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)CFD設(shè)計(jì)已成為可能，但在研究過(guò)程中大量運(yùn)用CFD技術(shù)則意味著在前、后處理階段需要投入大量人力，即前處理階段的三維建模和網(wǎng)格劃分過(guò)程以及后處理階段的原始數(shù)據(jù)處理也都需要人工才能實(shí)現(xiàn)?？梢?jiàn)，現(xiàn)階段CFD設(shè)計(jì)存在一些限制，如設(shè)計(jì)過(guò)程中的模型優(yōu)化階段包含了重復(fù)的模型構(gòu)建、網(wǎng)格劃分及數(shù)據(jù)計(jì)算等工作，這些工作不僅重復(fù)度高，且相對(duì)耗時(shí)，但又為當(dāng)前技術(shù)模式所需。

鑒此，本文將開(kāi)發(fā)一種適用于風(fēng)洞和循環(huán)水槽CFD設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程序。該程序包含完整的CFD流程，可以實(shí)現(xiàn)從初始參數(shù)錄入到優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)輸出一鍵操作的設(shè)想。完成程序開(kāi)發(fā)后，選取上海交通大學(xué)風(fēng)洞循環(huán)水槽試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)程序端輸出的結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，以驗(yàn)證程序的便捷性和可靠性。

1 風(fēng)洞和循環(huán)水槽結(jié)構(gòu)及參數(shù)化

程序的全局參數(shù)化[8]是實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)洞和循環(huán)水槽結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)及網(wǎng)格生成策略控制的基礎(chǔ)。本研究中，考慮采用設(shè)備類(lèi)型參數(shù)和部段幾何參數(shù)控制三維建模過(guò)程，使用網(wǎng)格控制參數(shù)來(lái)控制網(wǎng)格的生成過(guò)程。風(fēng)洞和循環(huán)水槽的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖[9]如圖1所示 ，其中，流動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颉?/p>

圖 1 風(fēng)洞和循環(huán)水槽結(jié)構(gòu)Fig. 1 Typical structure of wind tunnel and circulating water channel

1.1 設(shè)備類(lèi)型參數(shù)

因使用需求不同，風(fēng)洞與循環(huán)水槽在整體布置上有一定差異，這些差異需要在程序建模前設(shè)定，簡(jiǎn)要?dú)w納如下：

1） 模型選擇。即風(fēng)洞與循環(huán)水槽的選擇，決定內(nèi)部介質(zhì)為空氣或水，同時(shí)參與多個(gè)模塊的條件判斷。

2） 總體布置。風(fēng)洞和水槽均有垂直型和水平型2種布置方案，如圖1所示，重力作用方向豎直向下，即為垂直型布置，垂直向內(nèi)為水平型布置。

3） 試驗(yàn)段選項(xiàng)。要求有穩(wěn)定且均勻的流場(chǎng)貫穿分段大部分區(qū)域，并需要設(shè)定流場(chǎng)最高流速。根據(jù)使用需要分為開(kāi)口和閉口試驗(yàn)段。

1.2 部段幾何參數(shù)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的風(fēng)洞和循環(huán)水槽均為回流管路，兩者在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上基本相同，主要由形狀規(guī)則的圓形管或矩形管組成，模型光順性好。程序建模過(guò)程中需要記錄圖1中各分段對(duì)應(yīng)的3組數(shù)據(jù)：

1） 分段長(zhǎng)度。即各段入口截面中心點(diǎn)至出口截面中心點(diǎn)的距離，數(shù)值上等于圖1中虛線(xiàn)所示長(zhǎng)度。

2） 分段入口截面形狀參數(shù)。各分段除動(dòng)力段兩端為圓形截面外，其他分段截面均為矩形，對(duì)應(yīng)參數(shù)分別為圓形截面的直徑、矩形截面的寬和高。

3） 分段出口截面形狀參數(shù)。即當(dāng)前分段下游分段的入口截面形狀參數(shù)，獲取的方法同分段入口截面形狀參數(shù)。

1.3 網(wǎng)格控制參數(shù)

模型全局采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)管路系統(tǒng)進(jìn)行劃分，通過(guò)以下2類(lèi)參數(shù)（共計(jì)4項(xiàng)參數(shù)）控制網(wǎng)格的疏密程度：

1） 單邊節(jié)點(diǎn)疏密程度以單邊節(jié)點(diǎn)數(shù)目控制總體模型的網(wǎng)格總數(shù)，包括模型長(zhǎng)、寬、高3個(gè)方向的節(jié)點(diǎn)布置；

2） 第1層網(wǎng)格高度，通過(guò)y+值控制該值大小以保證基本的網(wǎng)格精度。

2 程序設(shè)計(jì)原理

針對(duì)指定目標(biāo)的CFD分析包括實(shí)體三維建模、網(wǎng)格自動(dòng)生成、黏性流場(chǎng)求解及計(jì)算后處理結(jié)果輸出等流程。通過(guò)自編程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)CFD軟件的控制和銜接[10]，使其自動(dòng)完成完整的CFD分析流程，大幅提高CFD設(shè)計(jì)過(guò)程的整體效率。

本系統(tǒng)基于商用CFD軟件包ANSYS下的應(yīng)用模塊GAMBIT及FLUENT進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，結(jié)合HTML5標(biāo)準(zhǔn)和Javascript語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)功能。其中，GAMBIT模塊用于幾何模型構(gòu)建、網(wǎng)格劃分和邊界條件施加；FLUENT模塊用于黏性流場(chǎng)求解及后處理參數(shù)輸出。系統(tǒng)的中心設(shè)計(jì)思想是“一鍵操作”，如圖2所示，即自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)從輸入初始參數(shù)至輸出目標(biāo)參數(shù)過(guò)程中的3個(gè)流程模塊：

圖 2 一鍵操作流程圖Fig. 2 The flow chart of one-click operation

1） 參數(shù)自適應(yīng)。在程序?qū)崿F(xiàn)全局參數(shù)化的基礎(chǔ)上，將輸入的參數(shù)導(dǎo)入后臺(tái)模塊進(jìn)行判定和運(yùn)算，并將自適應(yīng)匹配的多個(gè)參數(shù)組合返回用戶(hù)界面，同時(shí)提供參數(shù)的待選擇區(qū)間。

2） CFD前處理。導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)組合，通過(guò)GAMBIT模塊按照內(nèi)置的建模順序和網(wǎng)格策略完成前處理過(guò)程，并導(dǎo)出.msh網(wǎng)格文件。

3） 求解及后處理。利用FLUENT模塊按照研究設(shè)定對(duì)流場(chǎng)求解，并對(duì)收斂后的結(jié)果進(jìn)行可視化分析和計(jì)算，然后輸出相關(guān)結(jié)果。

參與自適應(yīng)過(guò)程的用戶(hù)輸入?yún)?shù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后分為3組，即設(shè)備類(lèi)型參數(shù)、試驗(yàn)段幾何參數(shù)及網(wǎng)格控制參數(shù)。設(shè)備類(lèi)型參數(shù)共計(jì)3個(gè)選項(xiàng)，經(jīng)自由組合得到8組設(shè)計(jì)方案（例如，常見(jiàn)的開(kāi)式垂直水槽、閉式水平風(fēng)洞等），并由設(shè)計(jì)方綜合考慮選取；部段幾何參數(shù)由試驗(yàn)段的設(shè)計(jì)要求決定，包括試驗(yàn)段的長(zhǎng)度、橫截面形狀及面積、最大流速，然后根據(jù)需求按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法[1-2]原則設(shè)置上、下游分段參數(shù)，并得到人工更改區(qū)間；網(wǎng)格控制參數(shù)用于控制網(wǎng)格疏密，是保證網(wǎng)格質(zhì)量和CFD模擬精度的基礎(chǔ)。各分段基本參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)、網(wǎng)格參數(shù)共同組成的全局參數(shù)組合將返回至用戶(hù)界面（圖3（b）），然后按需要對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)確認(rèn)后轉(zhuǎn)入下一個(gè)模塊。程序采取此設(shè)定使得三維建模和網(wǎng)格劃分過(guò)程有了很大的自由度。例如，在三維建模方面，全局參數(shù)組合的區(qū)間可調(diào)性使初始方案有了優(yōu)選空間，而在網(wǎng)格劃分方面，對(duì)于同一個(gè)模型也能夠匹配疏密不同的網(wǎng)格策略，從而滿(mǎn)足網(wǎng)格數(shù)量的要求。

設(shè)備的三維建模和網(wǎng)格劃分通過(guò)對(duì)GAMBIT模塊進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)開(kāi)發(fā)相關(guān)模塊來(lái)控制GAMBIT模塊的批處理命令，從而實(shí)現(xiàn)了從既定參數(shù)組合到對(duì)應(yīng)網(wǎng)格文件輸出的自動(dòng)化過(guò)程。參數(shù)輸入的系統(tǒng)界面如圖3（a）所示，3個(gè)標(biāo)注框中是3類(lèi)模型參數(shù)的位置，對(duì)應(yīng)有多項(xiàng)輸入?yún)?shù)的文本輸入框，部分含紅色滑槽的是對(duì)應(yīng)參數(shù)的人工優(yōu)選取值范圍。輸入?yún)?shù)運(yùn)行返回的參數(shù)組合如圖3（b）所示。對(duì)于指定的輸入?yún)?shù)，程序返回的參數(shù)組合是唯一的，參數(shù)項(xiàng)下方的按鈕供自由設(shè)定取值。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分如圖4所示，其中圖4（a）是參數(shù)組合輸入前處理模塊生成的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格模型示意圖，網(wǎng)格質(zhì)量較高。除拐角和擴(kuò)散段外，其他分段均可按六面體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)劃分，拐角按導(dǎo)流片布置分割成多個(gè)六面體區(qū)域，擴(kuò)散段通過(guò)將管道劃分為6個(gè)六面體完成結(jié)構(gòu)劃分。圖4（b）為擴(kuò)散段網(wǎng)格。

圖 3 用戶(hù)界面Fig. 3 User interface

本程序利用FLUENT模塊的批處理機(jī)制自動(dòng)完成對(duì)計(jì)算條件的設(shè)定。其中，計(jì)算統(tǒng)一采用有限體積法[11]離散求解RANS方程，用SST k-ω湍流模型封閉方程，用標(biāo)準(zhǔn)壁函數(shù)簡(jiǎn)化處理近壁流動(dòng)。SIMPLE算法[12]可用于速度和壓力間的耦合計(jì)算。在數(shù)值離散方面，對(duì)動(dòng)量方程采用三階MUSCL格式，對(duì)k及ω方程采用二階上風(fēng)格式。指定動(dòng)力段入流面為速度入口（V為軸向均勻來(lái)流）；出流面為壓力出口（靜壓為0）；自由表面為滑移壁面；流場(chǎng)其他邊界為無(wú)滑移壁面。設(shè)置入流條件V控制流場(chǎng)流量，待計(jì)算收斂后，將流場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析和計(jì)算，保存相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

圖 4 結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分Fig. 4 Structured mesh generation

本文用2個(gè)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)來(lái)評(píng)估設(shè)備試驗(yàn)段流場(chǎng)的均勻性，包括如下：

3 程序驗(yàn)證

在風(fēng)洞或循環(huán)水槽的設(shè)計(jì)過(guò)程中，除考慮設(shè)備試驗(yàn)段的要求和技術(shù)指標(biāo)外，還需考察實(shí)際場(chǎng)地因素。風(fēng)洞和循環(huán)水槽均為大型試驗(yàn)裝置，其設(shè)計(jì)方案要求因地制宜，即在保證工程可行性的基礎(chǔ)上做細(xì)化結(jié)構(gòu)的布局。本系統(tǒng)借鑒圖1布局結(jié)構(gòu)，以該方案為默認(rèn)設(shè)置，對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行匹配，自動(dòng)輸出設(shè)計(jì)模型。除默認(rèn)設(shè)定之外，系統(tǒng)還另外提供了方案調(diào)整的空間，通過(guò)更改自適應(yīng)參數(shù)來(lái)匹配實(shí)際工程需求，如此便同時(shí)保證了設(shè)計(jì)方案的合理性和靈活性。

本文將上海交通大學(xué)風(fēng)洞循環(huán)水槽實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)洞與循環(huán)水槽的試驗(yàn)段參數(shù)錄入程序中，分別得到了默認(rèn)設(shè)定下程序輸出的風(fēng)洞與循環(huán)水槽模型，整理輸出模型的主尺度與對(duì)應(yīng)設(shè)備的尺度參數(shù)對(duì)照表如表1所示。由表1可見(jiàn)，在同樣的試驗(yàn)段參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)限定下，程序自動(dòng)生成的風(fēng)洞、循環(huán)水槽模型與其對(duì)應(yīng)的參考設(shè)備在尺度上十分接近，尺寸最大差異約10%，兩者在長(zhǎng)寬比例上也保持相似。結(jié)果表明，程序按默認(rèn)設(shè)定輸出的模型與目標(biāo)設(shè)備在布局結(jié)構(gòu)上有很強(qiáng)的一致性。

表 1 尺度參數(shù)對(duì)照Table 1 Comparison of dimension parameters

本文程序輸出的模型如圖5所示，其中圖5（a）與圖5（b）是按不同比例尺縮小的模型圖。參考圖1的分段結(jié)構(gòu)，風(fēng)洞與循環(huán)水槽在收縮段、擴(kuò)壓段、各拐角、動(dòng)力段等多處結(jié)構(gòu)存在結(jié)構(gòu)差異[1-2]，簡(jiǎn)要?dú)w納為：收縮段因收縮比的不同，分別采用了“3D”，“2D”的結(jié)構(gòu)；擴(kuò)壓段由于總體布置存在區(qū)別，采用了均勻擴(kuò)壓、向下擴(kuò)壓的方式；4個(gè)拐角的進(jìn)流面與出流面之比根據(jù)流場(chǎng)特征分別設(shè)置；循環(huán)水槽的動(dòng)力段因考慮了工程實(shí)際而將常規(guī)動(dòng)力段一分為二。系統(tǒng)在風(fēng)洞循環(huán)水槽統(tǒng)一設(shè)計(jì)框架方面可展現(xiàn)出兩者的特征差別， 并充分考慮設(shè)計(jì)方案的多樣化。

圖 5 程序輸出模型Fig. 5 Program output model

利用本文程序的求解及后處理功能，分別對(duì)前述模型進(jìn)行了CFD模擬，并將結(jié)果與模型對(duì)應(yīng)設(shè)備的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，經(jīng)整理后得到相關(guān)數(shù)據(jù)，如表2所示。表2中速度不均勻度（式（1））取截面寬、高均為80%的矩形區(qū)域，目的是扣除近壁面邊界層的影響；軸向靜壓梯度（式（4））取距試驗(yàn)段0.25L～0.75L段的均值，其中，L為試驗(yàn)段總長(zhǎng)。由表2可知，除循環(huán)水槽無(wú)實(shí)測(cè)的靜壓梯度與輸出模型的數(shù)據(jù)比較外，其他3組數(shù)據(jù)均顯示出輸出模型對(duì)應(yīng)的技術(shù)參數(shù)與設(shè)備實(shí)測(cè)值較為接近，之所以存在數(shù)值差異，部分原因是程序輸出模型未模擬穩(wěn)定段的整流裝置。

表 2 技術(shù)參數(shù)對(duì)比Table 2 Comparison of technical parameters

本節(jié)所示設(shè)計(jì)結(jié)果均為默認(rèn)的設(shè)定條件下自動(dòng)輸出得到的，其中有一部分參數(shù)仍有優(yōu)化的空間，這可以通過(guò)調(diào)整參數(shù)建立系列模型及采用基于仿真設(shè)計(jì)的方法[13]，來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)洞或循環(huán)水槽的氣動(dòng)/水動(dòng)力最優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文程序在后處理階段通過(guò)直接計(jì)算評(píng)估試驗(yàn)段流場(chǎng)的均勻性和軸向靜壓這2個(gè)技術(shù)參數(shù)，達(dá)到節(jié)省時(shí)間和人力成本的目的，并為后續(xù)開(kāi)展深入的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了支持與保障。

4 風(fēng)洞設(shè)計(jì)方案對(duì)比

本節(jié)給出了風(fēng)洞設(shè)計(jì)方案的CFD比較結(jié)果，如表3所示。表中，方案1為原設(shè)計(jì)方案，其他方案在原設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上改變了其中4個(gè)參數(shù)，而其他參數(shù)不變，以考察參數(shù)更改前、后設(shè)計(jì)方案得到的速度場(chǎng)變化情況。為獲得更可靠的流場(chǎng)信息，所有設(shè)計(jì)方案均設(shè)置有阻尼網(wǎng)來(lái)對(duì)試驗(yàn)段的入流進(jìn)行整流，其全局模型則取粗網(wǎng)格策略，總數(shù)約為270萬(wàn)。

表 3 邊界條件及更改的模型參數(shù)Table 3 Boundary conditions and model's modified parameters

取距試驗(yàn)段入口1，3，5，7，9，11 及13 m等位置處的截面作為考察對(duì)象，給出4種設(shè)計(jì)方案中的試驗(yàn)段截面速度分布沿軸向變化的情況，如圖6所示。圖6中，坐標(biāo)z軸垂直于風(fēng)洞內(nèi)、外兩側(cè)，x軸平行于試驗(yàn)段流向。受壁面作用力的影響，4次計(jì)算中截面的邊界層厚度在流向上均呈現(xiàn)了由前至后逐漸增厚的趨勢(shì)。在截面速度均勻性方面，選取上述截面中1，5，7，9，13 m處的截面數(shù)據(jù)，截取中間64%面積區(qū)域，計(jì)算其速度不均勻度（式（1）），整理得到4次計(jì)算中對(duì)應(yīng)的截面速度不均勻度沿軸向變化的曲線(xiàn)，如圖7所示。對(duì)比各曲線(xiàn)可知，4種設(shè)計(jì)方案中，方案 4中試驗(yàn)段的流場(chǎng)均勻性最優(yōu)，而原設(shè)計(jì)方案最差。可見(jiàn)，運(yùn)用本文開(kāi)發(fā)的程序可以很方便地比較不同設(shè)計(jì)方案下風(fēng)洞試驗(yàn)段的流場(chǎng)品質(zhì)。

圖 6 截面速度沿軸線(xiàn)的變化云圖Fig. 6 Axial variation of the velocity contour on cross sections

圖 7 各截面速度不均勻度沿軸向的變化Fig. 7 Axial variation of the CV on cross section

5 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)風(fēng)洞、循環(huán)水槽CFD設(shè)計(jì)過(guò)程中數(shù)值驗(yàn)證及前期優(yōu)化工作重復(fù)度高、耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了基于CFD的風(fēng)洞循環(huán)水槽設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序。該程序具有如下特點(diǎn)：

1） 程序按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)原則完成各分段布局和自動(dòng)建模過(guò)程，通過(guò)預(yù)留參數(shù)人工控制全局模型的結(jié)構(gòu)調(diào)整和網(wǎng)格設(shè)置，以保證模型的光順性和網(wǎng)格質(zhì)量。

2） 程序系統(tǒng)整合了三維建模、網(wǎng)格劃分、流場(chǎng)求解及后處理輸出等系列CFD流程，實(shí)現(xiàn)了模型參數(shù)組合輸入到技術(shù)參數(shù)輸出的功能。

3） 通過(guò)在程序端輸入上海交通大學(xué)風(fēng)洞循環(huán)水槽的實(shí)際設(shè)備試驗(yàn)段參數(shù)，經(jīng)過(guò)對(duì)模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)設(shè)備參數(shù)的對(duì)比，驗(yàn)證了程序的可靠性。

4） 通過(guò)對(duì)風(fēng)洞設(shè)計(jì)方案的性能評(píng)估和部分參數(shù)的改進(jìn)，分析得到了更優(yōu)的參數(shù)組合設(shè)計(jì)，也驗(yàn)證了程序的功能性。