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本案例以球阀为对象，基于其仿真参数化文件，演示如何对仿真流程进行界面开发，形成定制化仿真模板的完整过程。1、需求描述球阀控制水通过1英寸(25.4毫米)直径管道，在不同流速和阀门开度时，会对应着不同的管道压降。通过仿真模板开发形成定制化界面，需实现用户通过界面输入流速和阀门开度后，执行计算功能后即可完成整个分析流程，输出并显示管道压降。2、知识储备在开始之前，我们需要了解：仿真模板开发涉及仿真流程开发和界面开发两个阶段。在仿真流程开发阶段中，首先需要对仿真流程进行参数化，实现的方式有两种：Workbench参数化和脚本参数化；然后通过WB脚本对仿真流程进行集成和调用。界面开发阶段中，我们将仿真流程封装起来，提供与仿真流程中输入和输出参数间交互的用户界面。整个开发过程中，需要掌握的知识内容如下：

• 首先需熟悉ANSYS仿真操作过程，可以在Workbench平台对仿真流程进行参数化；WB参数化方法可以查看往期文章《轻松搞定ANSYS仿真参数化》。如果是采用脚本参数化的方式，需要了解软件模块对应的脚本开发知识，如SCDM中的Python脚本、Fluent中的Scheme脚本、Mechanical中的ACT Python脚本。
• 然后了解WB框架结构和脚本功能，并熟练使用Python对脚本代码进行仿真流程集成和功能扩展。内容参照前期的《基于Python的Workbench开发指南+案例解析》和《Workbench开发指南：仿真流程集成》。
• 最后具备面向对象编程和代码封装能力，至少掌握一种常用界面开发(GUI)技术，如C#的WinForms开发或WPF开发、QT界面开发等技术。

3、实施路线以球阀仿真流程为例，以其Workbench参数化文件为基础，根据开发需求，模板开发的实施路线和详细的操作步骤如下。3.1 WB参数化在WB中创建分析项目，并对阀门开度(valveAngle)和入口流速(inletVelocity)设置进行参数化，详情查看《案例：流体仿真分析参数化Step by Step》，完成后项目和参数视图如下。3.2 脚本开发编写WB脚本代码，实现Parameter Set下的输入参数：阀门开度(P1)和入口流速(P3)的修改，并将输入参数初始值用特殊字符替换，脚本内容如下。

# encoding: utf-8import osvalveAngle = "@valveAngle"    # 定义阀门开度参数值inletVelocity = "@inletVelocity" # 定义入口速度参数值# 获取设计点对象，赋值到变量dpdp = Parameters.GetDesignPoint(Name="0")# 设置阀门开度参数-P1值为valveAngle变量值dp.SetParameterExpression(Parameter=Parameters.GetParameter(Name="P1"),                        Expression="%s [degree]" % valveAngle)# 设置入口速度参数-P3值为inletVelocity变量值dp.SetParameterExpression(Parameter=Parameters.GetParameter(Name="P3"),                        Expression="%s [m s^-1]" % inletVelocity)# 更新Workbench仿真系统Update()

3.3 脚本功能扩展添加结果输出代码到脚本中，在仿真系统更新完成后，自动输出最大网格扭曲度(P2)和管道压降(P4)，最后保存项目文件。

# 功能扩展：参数输出output_list = ["P2", "P4"]def export_result(param_list):    cur_dir = os.path.split(os.path.realpath(__file__))[0]    with open(os.path.join(cur_dir, "result.txt"), "w") as result:        for param_name in param_list:            param = Parameters.GetParameter(Name=param_name)            result.write(param.DisplayText + "={:.4f}\n".format(param.Value.Value))# 输出结果值到result.txt文件中export_result(output_list)Save(Overwrite=True) # 保存计算文件

3.4 保存项目及脚本文件将上述脚本代码内容放在一起保存为Valve.py；在Workbench界面中，选择File -> Archive功能，将项目文件保存为Valve.wbpz。项目和脚本文件放在同一个文件夹中。3.5 用户界面代码开发采用C#的WinForms开发技术，可以进行可视化的界面设计。首先打开Visual Studio2015，执行文件 -> 新建 -> 项目，选择创建Visual C#模板下的Windows窗体应用程序，解决方案和名称都为ValveApp；然后在VS2015中将工具箱中的Label、GroupBox、TextBox和Button控件拖动到窗体(Form)上，创建下图所示窗体控件布局和内容。3.6 界面后端代码开发后端代码用于实现界面交互功能，包括脚本参数替换、WB批处理调用、求解计算和结果读取等，具体代码如下。

• 脚本参数替换

替换原始脚本中的变量值为指定值，然后写入到文件中生成新脚本。

private static void CreatePyScript(string srcPath, string srcParam, string dstParam){        var src = new StreamReader(srcPath);        string pyScript = src.ReadToEnd();        src.Close();        if (srcParam != null) pyScript = pyScript.Replace(srcParam, dstParam);        var dst = new StreamWriter(srcPath);        dst.Write(pyScript);        dst.Close();}

• WB批处理调用

创建新的进程(Process)，指定参数项目文件(*.wbpz)和脚本文件(*.py)，调用WB批处理命令。

private static bool RunWB2(int ver, string wbpzPath, string pyPath){    Process p = new Process();    string ansysVer = string.Format("AWP_ROOT{0}", ver);    string ansysDir = System.Environment.GetEnvironmentVariable(ansysVer);    //判断是否安装对应ANSYS版本    if (ansysDir == null)    {        throw (new Exception("This version of ANSYS is not installed!"));    }    string ansysWbPath = Path.Combine(ansysDir, "Framework\\bin\\Win64\\runwb2.exe");    try    {        p.StartInfo.FileName = ansysWbPath;        p.StartInfo.Arguments = " -F \"" + wbpzPath + "\" -B -R \"" + pyPath + "\"";        p.Start();        p.WaitForExit();        p.Close();        return true;    }    catch (Exception e)    {        string errorMsg = "ANSYS calculation failed, please check the Settings!\n" + e.Message;        p.Close();        throw (new Exception(errorMsg));    }

• 求解计算

首先将原始的项目和脚本文件复制到工作目录下，然后将脚本中参数替换为界面输入值，最后调用WB批处理方法RunWB2执行仿真计算。

private bool solve(out string workDir){    string exePath = Directory.GetCurrentDirectory();  //获取当前执行程序地址    string srcWbPath = Path.Combine(exePath, "wb_files", "Valve.wbpz");        string srcScriptPath = Path.Combine(exePath, "wb_files", "Valve.py");        //创建临时工作目录        workDir = Path.Combine(exePath, "temp_files", DateTime.Now.ToString("yyyyMMddHHmm"));        if (Directory.Exists(workDir) == false) Directory.CreateDirectory(workDir);        string dstScriptPath = Path.Combine(workDir, "Valve.py");        string dstWbPath = Path.Combine(workDir, "Valve.wbpz");        //拷贝项目和脚本文件到工作目录        File.Copy(srcWbPath, dstWbPath, true);        File.Copy(srcScriptPath, dstScriptPath, true);        //替换脚本参数为界面输入值        CreatePyScript(dstScriptPath, "@valveAngle", txtAngleInput.Text);        CreatePyScript(dstScriptPath, "@inletVelocity", txtVelInput.Text);        bool flag = RunWB2(193, dstWbPath, dstScriptPath);        return flag;}

• 结果文件读取

计算输出的结果文件内容如下。

Mesh-Max=0.8733pressure-drop-op=4091.4672

编写代码读取文件数据，将最大网格扭曲度和管道压降的结果存在泛型数组里。

private static List<string> GetOutputValues(string resultPath){    List<string> res = new List<string>();    if (File.Exists(resultPath))    {        var sr = new StreamReader(resultPath);        string line;        string value;        while ((line = sr.ReadLine()) != null)        {            value = line.Split('=')[1].Trim();            res.Add(value);        }        sr.Close();    }    return res;}

3.7 界面事件处理事件(Event)基本上说是一个用户操作，如按键、点击、鼠标移动等等；应用程序需要在事件发生时对事件进行响应。通过事件机制可以实现界面控件调用后端功能代码。本案例中，我们为btnSolve按钮添加一个Click事件，挂接到btnSolve_Click方法上，以此实现完整仿真流程调用。

private void btnSolve_Click(object sender, EventArgs e){    string workDir;    bool flag = solve(out workDir);    if (flag)    {        string outputPath = Path.Combine(workDir, "result.txt");        List<string> resList = null;        //读取结果文件，获取输出参数        resList = GetOutputValues(outputPath);        if (resList.Count == 2) //更新界面控件显示        {            txtMeshOutput.Text = resList[0];            txtPressOutput.Text = resList[1] + " [Pa]";            MessageBox.Show("仿真流程计算完成！", "Valve Simulation");        }    }}

3.8 编译和运行在VS2015中编译项目代码，生成应用程序ValveApp.exe，然后将原始项目和脚本文件放在wb_files文件夹中，将应用程序和wb_files文件夹放在同一目录，文件结构如下图所示。点击ValveApp.exe即可运行仿真模板程序，运行效果如下视频所示。4、后记在实际仿真模板开发项目中，大部分工作量都集中在仿真流程开发上。当然界面开发难度会随着参数数量与交互复杂性的增大而急剧增大。界面开发的方式有很多种，比如常用的C#的WinForms或Python的PyQt5等，大家可以根据自己的喜好去选择。仿真流程参数化是仿真流程开发中的关键部分，我们可以通过WB参数化功能或者是脚本参数化实现。WB参数化方式存在局限性：只适用于几何拓扑和边界类型不变的模型，即计算只会改变其大小与位置尺寸、边界条件值。如果涉及几何拓扑、物理模型、边界类型的更改和自动后处理操作等，就需要采用更灵活和通用性脚本参数化的方式。《往期内容推荐》轻松搞定ANSYS仿真参数化案例：流体仿真分析参数化Step by Step基于Python的Workbench开发指南+案例解析Workbench开发指南：仿真流程集成SCDM二次开发快速入门|应用+技巧SCDM二次开发系列：Doc对象详解SCDM二次开发系列：对象选择SCDM二次开发系列：智能选择SCDM二次开发系列：创建命名组SCDM二次开发系列：参数化建模

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