CFD的参数化和优化仿真过程

动化地完成参数变更以及新设 计点的计算求解过程。
ANSYS Workbench Solvers
DX
试验设计（DOE）
使用DesignXplorer创建多个 变量的试验设计，仅需在单 个设计点的仿真流程基础上 稍做加工即可实现。
相关性矩阵
帮助用户理解参数之间的相关性 以及参数之间是如何互相影响的
敏感性
理解产品性能如何 随着设计的容差而 发生变化
预测可能的 不合格部件
理解哪些输入需 要最严格的控制
优化仿真过程
Thermal
Stress
Pressure & Flow Velocity
Parametric Geometry Deformation
排气歧管设计 Six Sigma分析
最大变形位移不超过1.5 mm
2] “Update Project ”功能依次执行 geometry > mesh > solver等各节点的 更新，计算新的设计点。 3] 如果想更新单独的节点（例如想预 览更新后的新几何），鼠标右键点击 单独的节点Refresh即可。
1] 点击Parameter Set对象，可以集 中地编辑所有的参数，而无需再单 独启动各软件工具的界面。
几何建模阶段的参数化
• • 草图尺寸的参数化、3D操作相关数值的参数化。 通过双向CAD接口，直接在主流CAD软件中进行参数化。
Pro/E中的CAD参数
DM中的参数
双向关联
草图尺寸的参数 化改变
3D操作（阵列）数 值的参数化改变
网格剖分阶段的参数化
• • • 表面网格、体网格尺寸的参数化 边界层网格尺寸的参数化 生成的网格总数及网格质量数据的参数化
网格最小尺寸
体网格总数
体网格质量 最小值
求解器阶段的参数化
• • • 材料物性的参数化 边界条件数值的参数化 计算结果数据的参数化
– 力、力矩、通量、面积分值、体积分值等
压力出口的速度均匀性
速度入口的数值
优化
• 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“参数化”的变量进行适当的规划 •
• • • •
参数化
• 在软件工具中将输入、输出数据定义为变量后，Workbench的项目窗口中出现 Parameter Set对象。 • 修改完参数化的变量后，需要更新模型，可以更新整个项目或者只更新单个节点。
• • Refresh：读取上游的数据，但不会执行求解或网格生成等耗时较长的操作。 Update：执行Refresh，并更新网格、进行求解等，得到新的计算结果。
Baidu Nhomakorabea
•
Workbench工作流程
• Workbench包含了一些预定义的分析系统流程，此外用户也可以通过拖拽各 个软件工具，组合出自定义的分析流程。
参数化
• 参数化是将Workbench各个软件工具中的一些输入、输出数据定义为变量， Workbench会自动地驱动各个软件工具来完成这些输入数据变化后的新仿真， 并将新仿真结果中的输出数据作为目标显示。 参数化功能帮助实现了输入数据改变时的重复计算。 参数化功能在分析具有多个变量的许多设计点时，非常有用。 参数之间还可以通过表达式产生关联，例如一个参数是另一个参数的函数。 用户仅需在Workbench的参数管理界面中更改输入数据的具体数值即可，无 需打开每个软件工具单独更改。
• B. Static Mixer边界条件和计算结果的参数化和优化仿真
Cold Inlet 300 K
Hot Inlet 400 K
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CFD的参数化和优化仿真过程
崔亮 行业专员
北京福思营销顾问有限公司呈送
目录
• 基于Workbench的参数化仿真流程
– 几何建模阶段的参数化 – 网格剖分阶段的参数化 – 求解器阶段的参数化
• 基于ANSYS DesignXplorer (DX)的优化仿真过程 • 培训案例
Workbench
• • • ANSYS Workbench是一个项目管理工具，它是连接所有ANSYS软件工具的 顶层接口。 Workbench控制着ANSYS不同工具（几何建模/网格剖分/求解器/后处理） 之间的数据传输。 Workbench为项目管理带来了极大的帮助，用户无需再担心独立的几何、网 格、求解数据等文件在硬盘上的存储位置，只需通过Workbench界面中的工 作流程图即可轻松管理整个项目。 由于Workbench能够管理每个ANSYS软件工具以及它们之前的数据传输， 因此可以很方便地实现自动化的仿真流程，从而实现参数化分析和设计优化 分析。
输入参数 歧管出口直径 管壁厚度 外部温度 发动机转速 响应参数 最大流体温度 最大变形 最大Von-Mises应力
所有的样本点最大 变形都小于1.5 mm
输入参数 的不确定 性
响应面显示了发动机转速 和管壁厚度对最大变形的 影响
培训案例
• A. Mixing Tank几何建模和网格剖分参数化
帮助用户理解哪些 设计参数最为敏感
响应面
帮助用户理解输出 参数（结果）对输 入参数的敏感性
3D Response
2D Slices Response
目标驱动优化
帮助用户理解各参数之间的 权衡，寻找最优的设计
稳健性评估
输入参数有波动量
确保您的设计是 稳健的！
Six Sigma
输出参数也 有相应波动
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
ANSYS DesignXplorer
DesignXplorer是集成在 Workbench中的设计探索和优 化工具，它驱动Workbench自