搜索ANSYS CFD 優化方法
2017-11-01 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
一、概述
優化方法應用到工程設計中就是“優化設計”,它能夠使工程設計人員從眾多的設計方案中獲得較為完善或者最為合理的設計方案。
二、優化設計方法
1、DesignXplorer參數優化
參數優化是最簡單最直接的優化方法,在優化設計過程中將幾何結構參數、工況參數、邊界參數以及物性參數等作為設計變量,DesignXplorer集成在Workbench平臺下的設計探索和優化工具,通過創建DOE并運行多個輸入變量來研究幾何、網格參數、工況或者邊界條件所帶來的設計影響,以及通過參數敏感性和設計空間來確定輸出參數對于幾何、工況、邊界等參數的敏感性。
響應面
參數敏感性
2、Adjoint Solver伴隨求解器
ANSYS Fluent中的一個形狀優化專用工具:Adjoint Solver伴隨矩陣求解器,擴展了傳統流體求解器的分析范疇,可以為流體系統詳細分析提供性能敏感性數據,用來計算一個工程數據對于所有輸入的導數,這些導數(或者敏感性)可以為仿真分析:
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從工程角度更深入的了解
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優化系統性能
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發現流場中由于離散誤差而產生強烈影響的區域
綜上所述:形狀優化方法比單純的參數優化更接近物理現實。
優化后的排氣歧管進出口壓力損失減少了206N,較原始設計,壓損降低了12%。
3、MMO(Mesh Morpher/Optimiser)
Fluent中自帶的Mesh Morpher/Optimiser優化方法是基于預定義的控制點運動,使網格能夠光滑地變形。
網格變形前
網格變形后
注意以下幾點:
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變形方式需要提前定義,因此需要一定的工程經驗;
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網格變形受控制點的位移引導;
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實現網格光滑變形;
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控制區域限制變形范圍。
定義控制區域
Optimizer控制變形
MMO優化方法基本操作流程:
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設置CFD基本物理問題;
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打開Mesh Morpher/Optimizer面板;
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定義目標函數;
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設定變形區域并通過Optimizer來控制控制點的變形;
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求解計算獲得優化后的結構設計。
4、RBF(Radial Basis Functions) Morphing
首先RBF Morphing是Fluent的一個附加模塊獨立的license,RBF基于徑向基函數系統,用于從源點和指定的位移列表中擬合網格運動/變形的解,這種方法對表面形狀變化和體積網格平滑都是有效的。RBF問題定義又是獨立于網格的,相同的設置可以應用于不同的網格,其允許用戶起始時設置粗的網格來設置問題,然后再將RBF應用到高精度的網格中。
90°彎管內速度云圖及軌跡線
優化后的管道
三、總結
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ANSYS CFD提供了多種優化工具,幫助用戶實現工程設計最為合理的設計方案;
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參數優化,作為傳統的優化工具,可以確定所關心的參數的優化設計;
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基于網格變形技術的優化,形狀是CFD優化過程中的關鍵輸入參數;
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基于網格變形技術的優化,能夠明顯減少優化過程時間,縮短研發周期。
優化工具使用建議如下:
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