如果瀏覽過我們網站信息，您應該已經注意到CAESES軟件包含了三大模塊： CAD建模、自動化流程、設計探索優化。這些模塊當中，CAD建模是我們實現仿真驅動設計的關鍵。您和您的工程師可能會想：“我真的需要一個額外的CAD工具嗎？”很顯然，我們認為這是非常必要的。至于為什么，且聽我們道來。

 CFD漸漸成為設計工具 

由于近幾十年來計算機技術的飛速發展，無論是計算能力還是承載能力上都不斷提升，導致CFD的使用率顯著增加。CFD不僅體現在使用程度上，在產品開發過程中也被更早地使用到。以前使用CFD只用于驗證已完成的設計方案，以及為后期更改提供指導，而現在則是盡早地使用CFD使之成為一個真正的設計工具。在嚴格要求產品性能的情況下，CFD可以迅速地獲得產品行為特性，并由關鍵決策引導產品設計朝著正確的方向發展。

除了計算資源的拓展，另一個提升CFD使用率的是仿真軟件的易用性不斷提升。作為一個工具，以往它只是被仿真專家所使用，現在則是推廣至設計師或工程師都在使用。特別是魯棒性良好的網格自動化生成流程也推動了這一發展。

 自動優化流程 

早期就應用CFD并利用其結果來指導產品的開發，按邏輯來講，下一步很快便會利用自動化過程來對設計變量進行系統性分析——設計探索優化。在許多流體行業中，例如汽車、船舶、航空航天和電力工業等，系統部件的形狀優化正在成為標準程序。所有這些產品的共同點：形狀上的變化都會導致性能的顯著改善。此外，即便是微小的改進，如果能減少能源消耗和排放，也往往會對生產者、消費者和環境帶來重大好處。

所有幾何變量的CFD自動分析

如上所述，分析流程的自動化建立，除了CFD分析工具之外，還需要額外的CAE輔助工具。CAE輔助工具負責完成整個自動化過程所需的其他任務，包括：優化過程的控制、變量和數據管理、生成待估的幾何變量、提供模擬輸入等。雖然市場上有多款通用的優化工具可以滿足前者需求，但是專用于形狀變化的工具依然稀少。傳統的CAD工具通常不能滿足既定的變形要求，至少是在處理這種復合曲率形狀，描述與流動相關的幾何圖形特征等復雜問題時，需要專門的CAD方法來替代。

 傳統CAD軟件的瓶頸 

傳統的CAD軟件無疑是非常強大的系統，涵蓋了產品的整個設計過程，可以完成許多不同的任務，比如設計加工模型、出BOM和制造圖紙、管理PLM數據等。然而，因為它們很精細，幾何模型包含了與最終產品相關的許多細節，往往不一定適用于模擬。在CFD網格生成時需要對模型進行預處理，需要去除特征，提取表面并做封閉處理。

此外，這些CAD軟件往往不易實現復雜幾何的快速變化。改變形狀參數可能需要花費大量的人工，而得到的模型魯棒性較差，導致參數在自動變化時，會生成許多不可行的變體。

復雜幾何形狀的自動生成對于傳統CAD工具來說是一個挑戰

傳統CAD軟件另一個特點是會把用戶分類。通常，一個專門的CAD部門負責操作CAD建模，他們將建好的幾何模型交給CFD部門進行分析。當CFD部門的人員想要嘗試調整幾何或提出一些改變意見時，必須從CAD部門得到一個新的幾何模型，如此便成了延遲和低效的流程。顯然，在這種情況下基本不可能建立自動化流程。

高效的自動化解決方案需要建立魯棒性良好的待評估模型庫

 設計探索優化：CFD專用的CAD實例 

CAESES一款專業的CAD軟件，另一方面則是面向CFD進行曲面建模，生成的模型可直接用于模擬分析。它非常注重幾何變化，因此一旦生成參數化模型，它就可以簡單的通過參數操作實現模型魯棒性變化，手動或自動調整都可以。

周期性計算域的渦輪增壓參數化模型

這種CFD自動分析對于CAD軟件的要求可以概括如下：

● 幾何形狀應由盡可能少的參數來定義和控制，從而降低自由度。優化方案數和自變量的數量通常是二次方的關系，因此非常有必要控制自變量數量。

● 通過控制定義參數即可方便快捷地改變幾何模型。這些參數應該是互相獨立的，不需要為了獲得特定的形狀而用相同的方式改變多個參數。

● 幾何模型的生成應該具有良好的魯棒性，從而生成最少的失敗模型。

● 所生成的幾何模型應以相同狀態和格式輸出，以便直接用在仿真工具的特定過程中。

● 需要對約束條件進行管理，甚至將它們直接建立在模型當中，從而防止創建不可行的方案或是把可能性降到最低。

與傳統的CAD軟件不同，意味著即便還未到CAD部門交付幾何模型的階段，該軟件也能夠讓CFD工程師有能力自己去生成幾何形狀和變體方案。

周期性計算域的靜子參數化模型

 變形工具方面 

優化過程中使用CAD軟件進行設計探索優化的一種典型替代方法是使用變形工具。這種工具通常是在CFD計算域通過改變計算網格來發揮作用。這樣優勢在于免去了網格的重新生成，但也會導致后續其他問題。它優化的幾何形狀只存在于CFD計算域中，而要重新回到CAD軟件中則需要進行重構。這個重構過程，往往會導致模型與優化形狀之間有偏差，對性能可能產生負面影響。

在CAESES中做徑向變形：變形的汽車模型可以是STEP或IGES格式

CAESES也能對已有模型實現強大變形，從而避免了重新建立參數化模型。與市場上大多數變形工具不同的是，它是在CAD模型基礎上做變形，直接應用于原始幾何曲面。優化之后，這種幾何形狀可以很容易地輸出為任意標準格式，并回歸到生產CAD系統中做進一步發展。

 傳統CAD軟件的瓶頸 

如果您在使用傳統CAD軟件做設計探索優化過程中，遇到了這邊提到的瓶頸甚至不止一個，請與我們取得聯系，您會發現CAESES是一個正確的解決方案。