在上期文章中，我們給大家帶來了機翼多學科優化、擬合試驗曲線、一維CFD模型參數的DOE和回歸分析三個參數優化案例，本期文章將繼續為各位講解多個 Altair CFD 參數優化案例，一起來看看吧。

燃油車的尾氣排放通過三元催化轉變為無害的二氧化碳、水和氮氣。排氣管的紊亂流動會造成：部分廢氣未被化學反應，產生污染；氣流集中在局部加速催化劑老化；壓力損失大，汽車動力性能下降。

優化參數：排氣管彎頭的形狀。優化目標：提高彎頭氣流出口截面上的速度均勻性，降低流阻。

HyperMorph工具將彎管切割為8個截面，每個截面的控制點可以在流動方向和垂直流動方向移動，從而產生8 x 2個形狀變量

采用GRSM全局響應面法，評估50個設計點，16核服務器運算74小時。優化后阻力降低17%，均勻性提高了3% 

對比原設計和優化設計：速度截面顯示速度均勻性提高；三維流線顯示原設計的彎頭內的大旋渦明顯縮小。

原設計（左），優化（右）

原設計（左），優化（右）

CAD造型：原設計（左），優化（右）

柔性擾流板位于汽車的尾跡區，當外流場的激勵頻率接近柔性體的固有頻率時，會發生比較大的自激振動現象。優化參數是板的外形，HyperStudy先調用OptiStruct計算模態，再調用AcuSolve計算外流場。優化后最大振幅減少60%

擾流板的振幅時間歷程

優化參數：電池冷卻通道的12個外形設計變動。優化目標：提高電芯的溫度均勻性。

優化后-溫度場

電池包冷卻通道形狀設計變動參數

電池包溫度場優化過程

優化參數：管路3個外形設計變動

優化目標：降低流動阻力

HyperMorph定義形狀變量

排氣管流阻優化過程

出于制造成本的考慮，離心風機的葉片采用的是二維圓弧翼型。通過修改翼型提高流量。設計約束：蝸殼不變，葉輪轉速、直徑和高度不變。

AcuSolve的四面體網格共570萬，優化計算時間66小時（40CPU核），采用GRSM尋優120次找到最優解。

離心風機的外形

離心風機的外形

HyperMorph 的定義：shape1-葉片頭部，shape2-葉片中部，Shape3-葉片旋轉，Shape4-葉片拉長

shape 4

離心風機葉片對比

更小的風阻系數Cd有助于節油，大巴車迎風面積很大，很難做成完全的流線型，但任然可以通過變動車頭和車尾的造型改善風阻。 

CFD后處理顯示優化方案減少了車頭的氣流分離和尾跡的負壓區，氣動阻力降低了約16%。

球鼻艏（bulb bow）是船首部水面以下的球狀突出部分，其大小和形狀與船體相配合可對水的壓力起抵消作用，產生的船波阻較小，并可改善船體附近水流情況，以減小船的阻力。

船舶外流場網格

船舶外流場流線

球鼻艏的3個形狀變量：前后形狀變化，上下形狀變化，左右形狀變化 

1個優化目標：最小化阻力

在 HyperStudy 中進行DOE分析，Main Effects 圖顯示Shape1對阻力影響最大。

在HyperStudy中進行響應面擬合，再基于響應面進行阻力的優化。

優化效果：

• 優化后水阻力降低4.41% ，這將轉化為船舶整個生命周期內燃料消耗減少4.41 %（或在相同功率消耗下達到更高的速度）。 

  
  

• 從優化結果來看，較優結構趨勢為球鼻艏前伸，收縮截面 

優化前后形狀比較（綠色為原始形狀，黃色為優化后形狀）

優化后Cd 減少 = 10%， Cl增加=2.9%

Morph空間

變形后的表面網格

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