基于快速网格变形的CFD优化设计
CFD软件的开发与优化
CFD软件的开发与优化在现代科学和工程领域中，计算流体力学（CFD）软件已经成为不可或缺的工具。
它们被用于众多领域，如飞行器、汽车、建筑、机械、船舶等。
CFD软件的发展使得研究人员和工程师能够更好地理解流体力学现象，同时得到更准确的数值模拟结果，从而提高设计效率和性能优化。
本文将探讨CFD软件的开发和优化，以及如何利用先进技术来解决在实际应用中所面临的问题。
CFD软件是在计算流体力学基础上开发出来的。
在这个过程中，许多专业领域的知识，如数值方法、计算机科学和工程等，都被整合到CFD软件的开发中。
其中，数值方法是CFD软件的核心部分，也是优化软件的关键。
CFD软件使用的数值方法通常是基于Navier-Stokes方程的有限体积或有限元方法。
数值方法的主要目的是将Navier-Stokes方程离散化，从而获得流动的数值解。
CFD软件的开发过程可以分成四个主要阶段：首先，需求分析。
在这个阶段，软件开发团队与客户进行合作，确定软件的特定需求。
其次，设计和实现。
在这个阶段，软件开发团队开始实施需求并设计软件的架构。
然后是测试和修复阶段，这个阶段主要是为了测试软件的功能是否完全符合客户的需求，并修复错误。
最后是验证和优化。
在这个阶段，软件将被验证是否能够正确处理流体的行为，同时团队也会尝试优化性能以提高软件的效率。
虽然CFD软件的开发过程相对标准化，但是在实际应用过程中，软件的性能和可靠性常常面临挑战。
让我们看一下CFD技术所面临的几个主要问题，并讨论如何优化解决这些问题。
1.网格划分CFD软件使用网格来表示流体域，问题在于如何在这个域上划分出较少、但又足够准确的网格。
网格的分辨率对解决流体力学问题很重要，因为它直接影响数值解的准确性。
然而，高分辨率的网格需要更多的计算资源，造成较长的计算时间。
为解决该问题，可以使用适应性网格技术。
采用适应性网格技术，可以在需要求解高分辨率区域时增加网格分辨率，并在低分辨率区域保持网格分辨率，从而提高计算效率。
Isight在车体结构优化分析中的应用
基于ISIGHT的车体结构优化分析Body Structures Optimization Analysis By Isight高岩蔡华国周定陆长安汽车股份有限公司汽车工程研究总院CAE所摘要：基于参数化建模工具、网格变形技术，应用Isight平台进行优化分析，对车体结构的性能进行优化。
关键词：参数化；网格变形；优化Abstract: Body structures optimization analysis, Which based on the tool of build parameter model or technology of morph, Optimize analysis control by isight.Key words: parameter; morph; optimize1引言设计变量、目标和约束条件是优化设计的三要素。
Isight作为一款循环控制的优化平台，自动化驱动工作流程，不断迭代，让工程师更专注与专业技术，自动化流程大大缩短设计周期。
Isight优化平台已经广泛的应用于汽车设计的CAE分析优化，如CFD优化分析、油耗优化分析等。
但是由于Isight是以改变设计参数作为变量的优化控制平台，而汽车结构有限元计算的参数数量巨大，不易直接改变，可明显改变的只有料厚、材料等信息，对于节点的位置优化由于数量巨大且难以控制，一直是从事车体结构分析人员想解决的一个难题。
随着CAE技术的发展，越来越多的软件公司已经注意到车体结构方面拓扑优化的这个瓶颈问题，所以对越来越多的参数化建模工具，网格变形技术软件进行了研发。
基于这些软件，使利用这些软件进行参数设置从而控制车体结构的拓扑结构，利用Isight优化平台调用有限元分析软件进行车体结构优化的过程成为可能。
进一步推动CAE驱动设计，使CAE在概念设计阶段发挥更大的作用。
2建立参数（设计变量）2.1拓扑结构变化参数2.1.1参数化建模工具利用参数化建模软件，对下车体进行参数化建模，用参数化的下车体模型与非参数化的上车体模型耦合，形成分析用的模型，参数化模型的各个参数可以作为设计变量，进行优化分析图1 某车型下车体参数化模型2.1.2网格变形技术利用网格变形软件，录制网格变形路径为参数，此参数作为设计变量，进行优化分析图2 某车型网格变形参数设置模型2.2 料厚优化参数以可变零件的料厚为设计变量，进行参数化设置3分析流程对参考车进行基础分析，根据分析结果设定目标值；对参考车进行参数化建模，进行结构拓扑优化灵敏度分析，选择合适的参数进行优化分析；同时对参考车进行料厚优化的灵敏度分析，选择合适的参数参与料厚优化分析。
基于cfd的修正方法
基于cfd的修正方法基于CFD的修正方法CFD(Computational Fluid Dynamics)即计算流体力学，是应用计算机模拟的方式对流体流动进行数值分析的一种方法。
在工程领域中，CFD被广泛应用于模拟复杂的流体流动问题并进行优化设计。
然而，CFD模拟的结果并不总是准确的，由于模型简化、数值计算、边界限制等因素的存在，会导致误差的产生。
为了解决这些误差，基于CFD的几种修正方法应运而生。
1.网格修正方法网格修正方法主要是针对CFD模拟中的空气动力学误差进行修正。
这种方法主要是改变CFD模拟中的网格数据，从而使得预测结果更加精确。
网格修正方法的优点是可以直接进行修正，而且也不会对模型的结构或者设计造成影响。
2.模型修正方法模型修正方法主要针对CFD模拟中的模型误差进行修正。
这种方法主要是在模拟过程中不断的进行模型的修正，从而提高预测的精度。
此方法的优势在于，可以不断地进行模型优化，提高模拟的精度，但是需要一定的时间和计算资源投入。
3.反馈修正方法反馈修正方法主要是利用CFD模拟中的反馈信息，对模拟结果进行修正。
这样的方法主要分为基于统计分析和基于物理机理两种方法。
当模拟过程中出现误差时，通过反馈机制及时修正，能够大大提高模拟结果的准确性。
4.气动力学改进修正方法气动力学改进修正方法针对CFD模拟中的气动力学误差进行改进。
这种方法主要着眼于改进CFD模拟过程中的边界条件和噪音源。
在进行CFD模拟过程中需要对粘性流动、湍流流动等因素进行修正，从而提高计算结果的准确度。
综上所述，基于CFD的修正方法是提高CFD模拟准确度的关键所在，不同的方法可以针对不同的因素进行改进。
应用于实践中需要根据实际情况进行选择，以达到最佳效果。
基于CFD的校园室外风环境模拟分析和优化设计
收稿日期：2022-01-04作者简介：胜兴（1985-），男，辽宁沈阳人，高级工程师，硕士。
基于CFD 的校园室外风环境模拟分析和优化设计胜兴1，崔洁1，季爱宇2，李晖1，刘宇昕1（1.沈阳工程学院能源与动力学院，辽宁沈阳110136；2.辽宁长鑫工程技术有限公司，辽宁开原112300）摘要：针对某大学校园的室外风环境问题，建立校园内建筑的三维计算模型，通过PHOEN ‐ICS 软件确定合理的计算区域、网格划分及边界条件，利用模型算法对夏季和冬季的校园风环境分别进行模拟计算。
根据模拟结果，探讨校园内存在的风环境问题及形成的原因，结合相关的评价标准及行人的舒适度对室外风环境做出评价，总结该高校校园的风环境特征，从校园整体布局、建筑群布局优化、建筑单体设计等方面提出优化风环境的策略，为校园的建设和规划提供参考和借鉴。
关键词：校园建筑；CFD 模拟；室外风环境中图分类号：TU119文献标识码：A文章编号：1673-1603（2023）03-0001-05DOI ：10.13888/ki.jsie （ns ）.2023.03.001第19卷第3期2023年7月Vol.19No.3Jul.2023沈阳工程学院学报（自然科学版）Journal of Shenyang Institute of Engineering （Natural Science ）风环境作为室外影响人体舒适度的重要因素之一［1-2］，已经受到业内诸多学者的关注。
目前，研究室外风环境的方法主要有3种：实地测量、风洞试验及使用计算流体力学（CFD ）技术对流场进行模拟。
张泽超等［3］利用HYBPA2019软件，对某住宅区室外风环境进行了模拟研究，得到了该小区冬夏两季的风速、风压及空气龄数值。
单雅琪［4］利用ENVI-met 模拟了布局模式在高层住宅园区内的冬季风环境情况，分别从风速值和风速变化比两个方面分析了建筑周围的风环境，得出了高层建筑园区内的不同布局形式对建筑室外的风环境的影响。
基于CFD的风力发电机组优化设计
基于CFD的风力发电机组优化设计一、引言随着可再生能源的快速发展，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注和重视。
风力发电机组作为风能利用的主要设备，其性能对发电效率和经济效益具有重要影响。
为了提高风力发电机组的效率和可靠性，基于计算流体力学（CFD）的优化设计成为了一个重要的研究方向。
二、CFD在风力发电机组设计中的应用CFD是一种利用计算机模拟流动过程中的物理现象和数学方程的方法。
它可以预测流动的速度、压力分布等参数，为风力发电机组的设计和优化提供了重要的工具。
1. 空气流动模拟在风力发电机组中，空气流动是影响叶片受力和发电效率的关键因素。
通过CFD技术，可以模拟风力发电机组叶片和气流之间的相互作用，预测叶片受力和振动情况，进而优化叶片形状和材料，提高发电效率和可靠性。
2. 流场优化CFD技术可以模拟风力发电机组周围的流场分布，预测气流速度、压力等参数。
通过优化风力发电机组的布局和方向，可以降低气流的扰动，提高发电效率。
三、CFD模拟风力发电机组优化设计的方法基于CFD的风力发电机组优化设计通常包括以下几个步骤：1. 几何建模首先，需要对风力发电机组的几何形状进行建模。
通过CAD软件或者其他建模工具，将发电机组的外形、叶片、塔筒等部件建立为三维模型。
2. 网格划分在CFD模拟中，需要将风力发电机组的模型划分为网格。
网格划分的好坏会直接影响模拟结果的准确性和计算效率。
通过合理划分网格，可以提高模拟的精度，同时控制计算资源的消耗。
3. 定义边界条件和物理模型在进行模拟之前，需要通过定义边界条件和选择适当的物理模型来规定模拟参数。
边界条件包括风速、气温、湍流强度等；物理模型则包括流体运动的方程、湍流模型等。
4. 求解流动场在CFD模拟中，通过求解Navier-Stokes方程组来计算流动场的速度、压力分布等参数。
根据模拟结果，可以获得叶片受力、振动情况等重要信息。
5. 优化设计基于CFD模拟结果，可以通过修改风力发电机组的几何形状、布局等进行优化设计。
基于Sculptor网格变形和Isight混合优化策略气道优化
Sculptor体网格变形和Pointer混合优化策略在气道性能优化中的应用研究段加全1李伟1 陈海娥1赖宇阳2（1、一汽技术中心发动机部；2、北京树优信息技术有限公司）摘要发动机进排气系统的气体流动特性复杂，影响发动机的充气效率和换气损失，对发动机的动力性和经济性有重要影响。
本文以某汽油发动机进气道为优化对象，基于Sculptor高阶体网格变形和Isight集成优化平台，自动驱动两个气门升程工况下的气道稳态CFD流程，通过Pointer混合优化策略获得合理的气道截面尺寸参数，在满足流量系数和加工约束前提下实现滚流比最大化。
Sculptor基于B样条技术实现体网格变形，能够避免优化迭代过程中重新进行几何建模和网格划分的制约，实现优化过程自动化，同时保证附面层和流动敏感区的网格3阶光顺性。
Isight的 Pointer混合优化策略基于启发式的规则有效组合遗传算法、Nelder-Mead下山单纯型法、序列二次规划算法和线性搜索算法，具有很好的全局搜索能力和鲁棒性，其简洁的输入界面降低了工程师使用优化算法的门槛。
结果表明，本文提出的优化策略可以显著提高气道性能优化的效率，获得全局优化结果。
关键词优化，网格变形， 气道优化， Isight， Pointer，Sculptor引言随着国内汽车研发水平的提升，优化设计已经逐步应用到发动机开发过程当中。
但众多优化设计方法如何在工程中合理的应用并没有一个明确的结论。
同时，在涉及三维CFD流体性能的优化问题中，如何在优化过程中自动生成网格同时保证网格质量，是决定优化迭代自动化能否有效实现的关键技术瓶颈。
本文重点研究基于Sculptor的高阶体网格变形技术和Isight中Pointer混合优化策略在气道性能优化设计中的应用和效果，总结了三维体网格高精度变形控制、气道三维CFD数值模拟程序集成和全局优化中的工程实践经验，对发动机开发中的优化应用具有有一定指导意义。
1. Sculptor体网格变形技术Sculptor是基于B样条技术的体网格变形技术[1]，能够对已有的网格模型建立普适变形控制体ASD(Arbitrary Shape Deformer)实现一个控制点与一组网格节点的映射。
基于CFD技术的空气自动化净化器滤芯的优化设计
基于CFD 技术的空气自动化净化器滤芯的优化设计Optimization design of filter element of automaticair purifier based on CFD technology黄劲松，骆桂芳，宋瑞仙，唐 朋HUANG Jin-song, LUO Gui-fang, SONG Rui-xian, TANG Peng（湖北工业大学，武汉 430070）摘 要：静电吸附方式会使污染物滞留在滤网上，导致污染物或气体净化效率较低，为了提高净化效果，提出了基于CFD技术的空气自动化净化器滤芯的优化设计。
根据净化器滤芯结构示意图，在清洁、净化和电路三个方面进行优化设计。
在清洁模块中增加静电发生器实现灰尘及滤芯部分灰尘的快速吸附，设置顶盖防止飞尘外溢的作用。
添加超声雾化片，方便水流收集。
在紫外灯管串联一个计时器，防止清洁超时现象发生。
构建CFD模拟分析模型，利用Pro/E软件划分气流通道网格。
模拟速度场，确定流道附近流体流速，并设计净化流程。
由实验结果可知，该滤芯净化污染物或气体效率较高，能够保证室内装修污染物或气体的及时净化。
关键词：CFD技术；空气自动化净化器；滤芯；速度场中图分类号：TQ320.66 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2021)03-0160-04收稿日期：2019-09-08作者简介：黄劲松（1967 -），男，湖北武汉人，副教授，硕士，研究方向为工业设计。
0 引言伴随着自然环境污染的加剧，大气污染问题也越来越受到人们的关注，尤其在我国，部分城市由于季风的影响，冬季空气污染非常严重。
今天的社会，有别于现在的室外空气污染，80%的人都待在室内，室内空气污染来源很多，空气污染的程度远远超过室外空气污染。
甲醛是装修房屋的主要污染物，广泛应用于各类胶粘剂、人造板、油漆、涂料等行业。
人长期吸入含有这些污染物的气体，就会引起各种慢性呼吸道和神经系统疾病。
CFD方案
CFD方案介绍CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）是一种基于数值方法的流体力学模拟技术，可用于分析和解决与流体相关的问题。
它通过对流体的运动进行数值求解，预测流体的行为，并提供详细的流体力学信息。
CFD方案是一种将CFD技术应用于实际工程问题的方法和流程的总称。
它包括建立数学模型、网格划分、数值求解和后处理等步骤。
CFD方案可以帮助工程师在设计和优化过程中对流体流动进行准确的分析和评估。
CFD方案的步骤步骤1：建立数学模型CFD方案的第一步是建立数学模型，这是对实际工程问题进行描述的数学公式和方程。
在建立数学模型时，需要考虑所需的物理方程、边界条件和初始条件等。
CFD方案中常用的数学模型包括：•线性稳态模型：适用于稳态流动问题，如管道流动和流体输运等。
•瞬态模型：适用于瞬态流动问题，如爆炸冲击、速度冲击等。
•湍流模型：适用于湍流流动问题，如湍流边界层、湍流流体力学等。
步骤2：网格划分网格是对空间进行离散化处理的方法，用于将连续域的问题转化为离散域的问题。
在CFD方案中，网格划分是非常重要的一步，它直接影响到模拟结果的准确性和计算效率。
常见的网格划分方法包括：•结构化网格：将计算区域划分为规则的网格单元，适用于简单几何形状和边界条件规则的问题。
•非结构化网格：将计算区域划分为不规则的网格单元，适用于复杂几何形状和边界条件复杂的问题。
步骤3：数值求解数值求解是CFD方案中的核心步骤，它通过数值方法对建立的数学模型进行求解，得到流体的速度、压力和温度等相关信息。
数值求解方法可以分为迭代求解和直接解析两种。
常用的数值求解方法包括：•有限差分法（FDM）：将问题的连续域离散化为有限的局部域，并在每个局部域中使用差分近似来计算非线性方程。
•有限体积法（FVM）：将问题的连续域离散化为有限体积，利用控制方程在体积内进行积分得到离散方程。
•有限元法（FEM）：将问题的连续域划分为有限的单元，并在每个单元上构建适当的形函数来近似求解问题。
ANSYS Fluent流体仿真设计快速优化方法
综合识别最有影响力的设计参数。 指定的外形变化将会如何改变性能？
Sensitivity to Body Forces
优化 稳健仿真
使用梯度数据对性能进行系统地改进。
数值方法及格式对网格节点位置的敏 感性。
Sensitivity to Mass Sources
Adjoint Solver的基本理念
• 传统的流体求解器
Adjoint Solver案例：二维导向叶片设计
• 降低整个系统的压降 P
原始设计 132
P = -232.8Pa 预期变化 10.0Pa 实际变化 9.0Pa P = -223.8Pa 预期变化 8.9Pa
实际变化 6.9Pa P = -216.9Pa 预期变化 7.0Pa 实际变化 3.1 P = -213.8
• 优化后的管路，易发生汽蚀处的最低静压值增大了18%，整个管路 系统的压降减少了24%
Adjoint Solver案例：增大散热片的换热能力
• 通过改变散热片的形状，增大其换热能力。
Adiabatic wall
Inflow
Specified fin temperature
Sensitivity to thermal sources
Adjoint Solver的工作流程
优化过的设计
优化
局部最优 ••••1••••100--什设结设手是是单36 么计计果动否否目x因参如是0还有有标x素数何什1是设指还x2影在改么自计定是x？x3响哪变约的动多x4儿？5束运性目优？能动？标化？？？
CFD分析
qi
Adjoint
c j
Solver
分析伴随求解器的结果
总计降低8%的压降
Adjoint Solver案例：U型管减阻设计
基于CFD模拟的油气分离器性能优化
基于CFD模拟的油气分离器性能优化随着全球能源需求的增长，石油和天然气行业的发展变得越来越重要。
油气分离器是油气生产过程中的关键设备，用于将油气混合物分离为油和气两个组分。
分离效果的好坏直接影响着油气的处理效率和产量。
为了优化油气分离器的性能，越来越多的工程师和研究者开始采用计算流体力学（CFD）模拟方法。
CFD模拟是一种基于数值方法的流体流动和传热过程的模拟技术。
通过建立分离器的几何模型和流体模型，可以在计算机上进行大规模的数值计算，预测分离效果，并进一步分析和优化分离器的结构和操作方式。
与传统实验方法相比，CFD模拟具有成本低、灵活性强的优势，能够提供更详细的流场和分离效果信息。
首先，进行CFD模拟时需要建立分离器的几何模型。
几何模型的准确性对模拟结果的精确性起着决定性作用。
根据实际分离器的尺寸和结构，可以使用三维CAD软件绘制几何模型，包括进料管道、分离室、出口管道等。
同时，需要注意编写几何模型的网格生成算法，以确保网格的划分均匀和充分。
其次，建立流体模型是进行CFD模拟的关键步骤。
由于油气分离器中存在多相流动过程，流体模型需要考虑多个相的物理性质和相互作用。
通常将气相和液相分别建模，并添加适当的物理模型和相关参数。
对于气相，可以考虑雷诺平均N-S方程和ke-ε湍流模型。
对于液相，可以使用VOF（Volume of Fluid）模型来描述气液分界面的运动。
通过对流体的模型和参数进行调整，可以更好地模拟实际油气分离过程。
在进行CFD模拟时，还需要考虑边界条件的设置和模拟的时间步长。
边界条件的合理设置可以反映实际工况，包括进口速度、压力、温度等。
时间步长的选择要满足稳态和非稳态流动条件下的数值稳定性要求。
此外，还可以考虑添加一些工艺参数，如装置的形态参数、液体的性质参数等，来进一步优化油气分离器的性能。
通过CFD模拟，可以获得分离器内气液两相的速度、压力、浓度等信息。
这些信息可以用来评估分离器的性能，并导出一些关键指标，如分离效率、液体残留率和气体损失率。
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* 同Adjoint耦合，获 得工程角度的深入 了解
* 无需重新生成CAD 和网格重构
* 需要工程经验
* 需要相关的工程知 识来探索创新设计
* 需要工程经验
* 需要相关的工程知 识来探索创新设计
ANSYS DesignXplorer (DX)
ANSYS DesignXplorer是 基于ANSYS Workbench 的设计探索和优化工具， 可以帮助用户完成形状 改变的研究
我们的客户如何从中受益？
问题
需要多个设计选择来增强风扇性能
解决方案 结果
Dyson Air Multiplier™ Fan
ANSYS FLUENT帮助实现10倍的设计变量分析 性能比原始设计改进了250%
“我们的团队使用ANSYS FLUENT仿真了200种不同的设计迭代，这个数字是传统的以物 理原型机为主要设计工具时的10倍以上。产品受到众多评论人士的一致称赞，Dyson空 气倍增器无叶扇在业界获得了巨大的成功。”
易用
无限制
集成性
RBF：机翼后掠角优化
RBF：发动机进气箱优化
总结
ANSYS提供了多种工具，帮助用户实现对所关心的参数的优化设计 形状是CFD优化中的关键输入参数 使用网格变形技术减少整个优化过程的时间 直接在CFD求解器中工作，并且可以并行处理 所有这些工具现在即可开始帮助您进行优化设计 我们同客户紧密合作，持续开发这些重要的新技术 请联系ANSYS技术支持获取更多的资料和培训
L形管道
问题：出口处的速度 分布不均匀
管道外形改变 降低不均匀性
流动均匀性显著改善
RBF-Morph
快速
•由于移除了网格重构的过程，对于改变形状设计的研究周期得以缩短；而 且在计算阶段可以调用之前的计算结果作为初场重启计算，更加快速
•RBF-Morph可以在FLUENT的用户视图界面（GUI）中使用 •RBF-Morph可以通过FLUENT的命令行界面（TUI）功能实现脚本化的 后台运行 •RBF-Morph适用于任何网格类型 •RBF-Morph可以运行在分布式集群上 •RBF-Morph提供了设定表面运动的高级控制功能，例如可以考虑约束 •RBF-Morph没有任何的网格数量限制 •RBF-Morph可以联合DesignXplorer使用 •RBF-Morph提供了将优化结果“返回到CAD”的功能，使用STEP格式
DX：试验设计和相关性
通过创建DOE并运行许多的 变量，研究几何改变所带 来的影响
了解用户关心的参数和其它 参数的相关性/影响性！
DX：参数敏感性和设计空间
了解用户的设计对于 哪个几何参数最敏感
了解输出参数（结果） 对于几何参数的敏感性
传统的形状优化：不使用网格变形
不使用网格变形的优化过程
CAD设计更改
* 无需重新生成CAD 和网格重构
* 需要参数化的CAD 建模 * 耗费计算资源
* 用户需要更快的计 算资源
D* 用户需要处理约束
* 优秀的表面变动功 能
* 同Adjoint耦合，获 得工程角度的深入 了解
RBF
MMO
* 无需重新生成CAD 和网格重构 * 没有物理模型限制
基于快速网格变形的CFD优化设计
崔亮 行业专员
北京福思营销顾问有限公司呈送
目录
• 引言 • • • • • ANSYS DesignXplorer (DX) 使用网格变形的背景 ANSYS Fluent Adjoint Solver ANSYS Fluent Mesh Morpher Optimiser (MMO) RBF-Morph
网格变形前
> 变形方式需要事先定义 > 网格变形由控制点的位移带动 > 变形是光滑的 > 控制盒限制变形
网格变形后
MMO优化方法
MMO可以和2种优化方法进行耦合 Design Xplorer – 试验设计 FLUENT内置的优化工具
FLUENT Morpher提供两种不同的优化技术： 1. 使用Design Xplorer (DX)中的试验设计(DOE)进行优化 2. 使用FLUENT Mesh Morpher Optimiser (MMO)内置的一种优化工具进行优化， 例如Simplex优化器
提供极有价值的工程角度的深入了解 优化系统性能 发现流体中由于离散误差而潜在地带来强烈影响的区域 形状敏感性带来几何优化的能力
Adjoint Solver的求解结果得到后，即可基于简单的梯度算法，对 系统进行智能的设计改进，从而实现设计优化。
Adjoint Solver形状优化
优化设计
网格划分
如果设计点很多 非常耗时！
计算求解
基于网格变形的优化
使用网格变形的优化过程
清理几何，划分网 格，只需进行一次
如果设计点很多， 网格变形仅需很 短的时间
什么是Adjoint Solver？
Adjoint Solver（伴随矩阵求解器）是Fluent中的一个专用工具， 它扩展了传统流体求解器的分析范畴，能够提供一个流体系统详细 的性能敏感性数据。 它可以用来计算一个工程数据相对于所有系统输入的导数。 这些导数/敏感性可以用来：
• 总结
引言
• 什么是优化？ • 在设计空间中寻找最佳的合理设计点 优化是一个双重问题
• 对“几何参数化”进行适当的规划 •
目标是什么？ 什么可以改变？什么不能改变？如何改变？ 选择稳健的优化器
现今，即使是简单的设计，也需要优化。 • 获得具有竞争力的优势 • 降低产品的运营成本 形状是优化过程中的重要输入参数
Adjoint Solver的结果数据解释
根据Adjoint Solver的计算结果来帮助您改进设计，即使不 用网格变形！
将红色区域的表面 向里推，将蓝色区 域的表面向外拉， 以降低压降 定向优化位移
Mesh Morpher/Optimiser (MMO)
• FLUENT Mesh Morpher基于预定义的控制点运动，使网格进行光滑地变形。
今天，就开始使用ANSYS快速、聪明的形状优化工具， 增加您的投资回报率吧！
Thanks
Richard Mason 研究设计和开发经理 Dyson
由Dyson公司提供
ANSYS CFD优化设计
* 网格重构避免了网 格拉伸可能带来的 问题 * 方便用户使用 * 同网格变形耦合， 避免网格重构 * 探索非直观的设计 方案 * 提供有价值的工程 角度的深入了解 * 同MMO或RBF耦合， 处理约束
运行Fluent CFD求解器
局部 最优 局部优化 x0 x1 x2
全局 最优
x4 x3
x5
q i c j
运行 Adjoint solver
Adjoint后处理
Adjoint Solver在二维导向叶片设计中的应用
• 降低整个系统的压降 DP
原始设计 2 13 DP = -232.8Pa 预期变化 10.0Pa 实际变化 9.0Pa DP = -223.8Pa 预期变化 8.9Pa 实际变化 6.9Pa DP = -216.9Pa 预期变化 7.0Pa 实际变化 3.1 DP = -213.8 总计降低8%的压降