通过SpaceClaim脚本创建Fluent监控点

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1 前言

在现代流体力学数值模拟领域，尤其是针对复杂旋转机械的计算流体动力学（CFD）研究中，监控点的布置是关键环节之一。流场中的监控点用于实时跟踪和分析流场中的关键物理量，如压力、速度和温度等，这些数据对于理解流动特性、优化设计以及预测设备性能至关重要。然而，传统的Fluent GUI环境在处理大量监控点时存在诸多局限性。一方面，手动输入大量监控点不仅工作量巨大，而且图形界面容易出现卡顿现象，这极大地降低了工作效率；另一方面，手动输入还容易导致错误，进而影响模拟结果的准确性。此外，对于旋转机械的数值计算，通常需要在每个流道的不同位置设置监控点，而低版本的Fluent缺少监控点的旋转复制功能，这使得流道监控点的布置变得尤为繁琐和耗时。

为了克服这些挑战，我们基于SpaceClaim的脚本功能开发了流场监控点设置功能。SpaceClaim以其强大的三维建模功能而闻名，能够高效地处理复杂的几何结构。利用SpaceClaim的镜像、旋转复制等功能，我们能够快速且准确地布置大量的监控点。这有效简化了监控点布置的流程，还显著提高了工作效率，减少了人为错误的发生，使得研究人员和工程师能够更加专注于核心的流体力学问题分析，而无需在繁琐的监控点布置上耗费过多精力。

本文档旨在详细阐述该脚本的使用方法、功能特点以及操作步骤，以帮助用户快速掌握如何利用该工具高效地布置监控点，从而提升其在流体力学数值模拟中的工作效率和准确性。

2 使用说明

脚本的使用主要有3个步骤，分别是监控点的创建与组合、Fluent监控点的创建/保存和Fluent监控点创建。本脚本仅适用于3D坐标，对于2D坐标并未在功能上进行开发。对于同时存在移动监控点和固定监控点的情况，建议先在Fluent设置好固定监控点，最后再设置移动监控点。

2.1 监控点的创建与组合

脚本主要通过SpaceClaim中DatumPoints获取点的三维坐标，如图1所示。SpaceClaim具有多种阵列复制方法，可根据需求快速创建大量点，在旋转机械数值计算中，这个功能可大大简化监控点的创建工作。若使用镜像功能，软件将镜像复制的点放于Pattern的阵列中，如图2所示。脚本要求，需要对阵列进行“取消阵列”操作。

此时，点将释放在结构树的根结构上，如图3所示，需要对相应的点人为进行编组和命名，编组命令为“移到新组件”（Move to New Component），组的命令可直接用于后续Fluent的命名中，因此需要遵循Fluent监控点命名规则（只能使用英文字符，不能包含下划线_和空格）。脚本中内置连接符，因此这里命名只需要填写前缀。同时，点的组件只能在结构树的根路径上，如图5所示。

图1 Design-Create-Points (点)

左图：结构树的阵列示意图            右图：取消阵列

图2 点的阵列复制

图3 点的编组

图4 监控点的组件

左图：正确位置  右图：错误位置，叠加在一个组件下面

图5 点组件的位置示意图

2.2 Fluent监控点的创建

使用SpaceClaim的脚本（Script）功能，如图6所示，软件右侧将出现两个窗口，包括代码区和输出区，如图7所示。该功能语法基于Python。通过GitHub复制代码到脚本编辑区，用于Fluent的监控点设置脚本在输出去中。代码位置保存在GitHub中，同时附有逐行代码说明，方便大家修改和开发。（https://github.com/MemorXuxu/spaceClaimScriptsPython）。

图6 SpaceClaim脚本

图7 脚本程序输出和输出

因此，此处只说明几处代码进行说明：

（a） ptNamePrefix：该参数为监测点的名字前缀，脚本提供三种命名方式，如图9所示。

（b）refAxis：对于移动监测点，如旋转叶轮，作者一般使用定义旋转轴的方法定义监测点（相关方法参考https://www.7b3.cn/3458.html），此时点的定义需要旋转轴名称，即该参数。

（c）脚本提供三种命名方式，如图9，第一种为固定坐标的定义方式，监控点名称前缀使用脚本定义的参数ptNamePrefix；第二种为旋转坐标的定义方式，监控点前缀与第一种一致；第三种为旋转坐标（若用于固定坐标，refAxis需要定义为空，即refAxis=’’）的定义方式，监控点命名前缀为点组件的名称，如图4所示，Fluent中监控点的命名格式为ex-1, ex-2, ex-3 ……

（d）脚本三维坐标精度为小数点后4位（代码中为{:.4f}），单位为米。

（e）脚本提供将Fluent代码保存功能，默认保存路径为用户根目录，即C:\User\[用户名]。

图8 脚本主要参数说明

图9 监控点的三种命名方法

2.3 Fluent监控点创建

通过2.2创建得到脚本，结果如10所示。其中，surface…前缀内容为Fluent使用脚本。在Fluent中，command TUI中粘贴脚本内容（快捷键为Shift+Insert，不建议使用Ctrl+V），如图11所示，并检查TUI中有无创建失败的warning。监控点创建错误原因主要有：命名输入位置不在TUI的根路径上、点的位置超出计算域、监控点的单位不正确，需在Fluent中length设置为m。

图10 Fluent监控点脚本示意图

图11 Fluent监控点创建

详细操作视频见文章顶部或下方。