基于快速网格变形的优化方法

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1、基于快速网格变形的CFD优化设计AshokKhondgeANSYS首席技术丏家北京福思营销顾问有限公司呈送目录•1.序言：为什么要使用快速网格变形进行外形优化•2.RBF变形优化•3.MMO变形优化•4.总结序言：为什么要使用快速网格变形进行外形优化快速变形拓展了外形优化的范围•不使用快速变形的优化•使用快速变形的优化Design1Design1Morph/Design2Design2SolveMorph/Design3Design3SolveMorph/Design4Design4SolveMor

2、ph/Design5Design5SolveMorph/Design6Design6Solve此外对于大多数的应用，快速变形比网格重构的速度更快(例如,利用RBF计算五千万个网格仅需约60秒)导入已有结果加速模拟不使用快速变形使用快速变形因为整体的几何形状是类似的，使用以前的模拟作为新新模拟的起点模拟时间模拟可以快50-60%设计点的数量此外当设计点的数量指数性增长的同时，模拟时间呈现性增长三种外形优化技术•外形优化需要：–一个变形驱动源–一种外形优化技术优化模块变形驱动源外形优化技术Adjoint

3、solver使用模拟结BersteinpolynommeshAdjointSolver果作为驱动morpher(Fluent内置)MeshMorpherandBersteinpolynommesh优化方案(内置的戒者DX)Optimizermorpher(Fluent内置)RBF-Morph优化方案(DX)RBF-Morph模块RBF变形优化Fluent/RBF变形优化模块快捷•通过省略大尺寸网格的重构过程，压缩每个设计点的优化时间•RBF模块可以很容易的在Fluent的用户界面中找到易用•RBF模

4、块使得我们可以在Fluent中的用户文本界面中编写脚本命令，以实现批处理•RBF模块对于任何网格都可用•RBF模块可在分散的计算单元中并行无限制•RBF模块适用于高控制度的表面运动，即考虑约束•实际来讲，RBF模块没有任何网格数量的限制•RBF模块可与DesignXplorer结合使用高融合度•利用STEP文件，RBF模块可以实现”BacktoCAD“功能RBF工作流程•RBF变形需要三个步骤：–步骤1[串行]问题的设置和定义（源点和位移）–步骤2[串行]RBF系统装配–步骤3[串行戒并行]面网格和

5、体网格的变形（可在CFD求解阶段）外部空气动力学•沃尔沃XC60汽车模型–共有四个外形参数–使用RBF定义各个参数–ANSYSDesignXplorer•驱动外形参数•创建仿真实验设计（DOE）•执行目标驱动优化•理想的空气动力学优化过程–广度大（多个设计点）–自动化–快速–准确基本CFD设置•边界条件–Inlet:VelocityInlet100kmph–Outlet:PressureOutlet,0Pa(Gage)–Sidewalls:Wall,no-slip–Topwall:Wall,no-s

6、lip•求解器设置–Steady,PBCS（压力基耦合求解器）,GreenGaussNodeBasedGradient–Fluid:Incompressibleair,Density=1.225kg/m3•结果控制–Turbulence:RealizableK-epsilon,–CourantNumber=200Non-equilibriumwalltreatment–ERF–Discretization:•Momentum,Pressure=0.75•Pressure–Standard–URFs•

7、Momentum,TKE,TDR–2nd•Density=1.0,BodyForces=1.0Order•TKE,TDR=0.8•TV=1.0基本模型的RBF变形设置顶棚落角(P3)尾椎角(P2)前扰流板角度(P5)后室侧角(P4)快速网格变形•和Fluent及Workbench高度集成–简单易用•并行计算-迅速对大尺寸模型进行变形•适用于各种类型网格的求解方案（四面体，六面体，多面体等）•多个RBF方案的叠加使得Fluent案例达到真正的参数化（仅储存一套网格）–RBF方案也可以应用于CAD•精度

8、：精确的控制点移动和准确的特征保留设计探索与结果机翼后掠角优化基于物理问题的变形-模拟结冰结冰代码通过求解结冰物理学来估计机翼的积冰情况风帆角度调整颈动脉分叉MMO变形优化（网格变形优化器）Fluent/MMO变形优化模块•与Fluent完全集成——不用单独购买•适用于网格数小于15M-20M的问题•同时适用于2D和3D问题•与DesignXplorer完全集成•集成了多种直接搜索优化法——SIMPLEX,POWELL等等MMO集成DX用MMO参数作为外部驱动输入参数