基于ANSYS 的优化技术
发布者:cadit 发布时间:2016/7/15 阅读:2658 次

一、问题/描述: 优化

ANSYS 求解技术:ANSYS 套件工具为用户提供了整个频谱优化的策略和技术, 以下是一些可用的操作。

二、优化的分类

ANSYS 允许对外形和拓扑进行优化。在拓扑优化中,几何形状可基于边界条件(比如载荷)进行优化。

举个例子,可以在载荷较小区域使用迭代过程适当减小物体的质量。

图1 拓扑结构优化

在外形优化过程中,形状是基于流动变量(比如阻力或压力)的导数改变。这种方法尝试回答了节点位置的改变将如何影响特定观察量的问题 。

 

图2 外形优化

三、优化策略

ANSYS 提供了两种优化策略, 两者具有相互竞争的适用性和使用性。

3.1 基于参数化

该策略利用Design Space探索一组给定的预定义输入参数对一组预定义输出参数的影响。 这阵方法使用现有成熟软件:CAD, Mesher,Solver etc优化后的设计可使用双向关联接口连接发送回CAD。

该种方法的限制性是优化收到参数化的限制,它需要运行一个特定的求解器确保Design Space运行后,减少使用实验设计的次数。Design Explorer, Fluent Mesh Morpher Optimizer 和 RBF Morph 都是基于这种优化策略。

图3 基于参数优化例子

3.2 无参优化

该种策略中,Design Space探索通过研究可观测的阻力或力的梯度变化更改设计。这种方法没有限制,并且具有创新性,不受一系列预先定义参数的限制。优化在求解器内部运行,该种方法的局限性是优化得到的设计可能并不能用于制造。基于参数的优化传递至CAD并不是直接形式,尽管在R17中已经变得更简单和直接。在这些版本中,设计可以STL文件从Fluent中导出,固体几何文件可使用新的包裹工具(STL Prep 工具的一部分)在Spaceclaim中轻易地创建。Fluent Adjoint Solver 和 RBF Morph 是基于该参数自由优化策略。

 

图4 无参优化例子

四、ANSYS 优化技术

ANSYS提供了三种优化技术,下面对各种技术作一些简单介绍。工具的选择依据整个仿真周期所需的求解时间,设计鲁棒性和自动化程度(CAD,网格划分,设置,求解,分析,报告)

4.1 DesignExplorerwithinWorkh

DesignExplorer (DX)的主要功能是理解和分析部件和装配体对一组参数的敏感度。整个仿真工作流程在Workbench内流水化,允许与上层CAD应用进行双向的关联和连接。DX同时可与RBFMorph耦合进行更加复杂的分析。 DX也可进行确定性分析和概率分析:

● 假设分析
● DOE
● 反应曲面
● 目标驱动优化
● Six Sigma Analysis

由于DX集成在Workbench环境下,可对多物理场耦合和多个物理现象进行优化。

4.2 Mesh Morpher Optimizer within Fluent

网格变形优化(MMO) 是一个独立的优化器,基于自由变形方法使用MMO无须附加软件许可。MMO使用基于非梯度的优化方法:

● Nelder-Mead Simplex
● Compass
● Powell
● Rosenbrock
● Torczon
● NEWUOA

4.3 Adjoint Solver within Fluent

伴随求解器 (AS)是Fluent内置强大的基于压力优化器,不需单独的软件许可即可运行。它是一种有效的手段来探索设计空间,允许在单一计算了解对系统最重要的影响因素。AS 计算输入参数的敏感性,并指导,修改设计创新性。AS可与RBF耦合计算用于复杂分析。

注意: RBF Morph 不是ANSYY的产品,并且与ANSYS Fluent Mesh Morpher 不同,ANSYS 与 RBF Morph 合作为客户提供最前沿的技术。

 


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