進氣岐管是汽車進氣管之后到氣缸蓋進氣道之間的進氣管路，對于氣道燃油噴射式發動機或者柴油機來說，它的功能是將潔凈的空氣持續分配給各缸進氣道。在脈沖式吸氣過程中，為了各個氣缸燃燒狀況相同，要求每個氣缸的進氣狀況盡可能保持一致（圖1所示）。

因此，在進氣岐管設計時除了減少流動損失之外，還要求各缸進氣口流速和壓力均勻。在仿真設計過程中，因進氣岐管造型復雜，通過單一參數的調節往往無法得到理想方案，且耗時耗力。本文采用CAESES軟件對進氣岐管進行全參數化建模，鏈接商業仿真軟件（如Star-CCM+）對多個關鍵參數進行同時優化，通過自動化仿真計算快速高效地得到了優化方案。

本次分享的輸入條件為進氣歧管，對已有參考模型進行參數優化建模仿真。整個仿真優化過程依托于CAESES仿真優化軟件進行，主要分為CAESES參數化建模、CFD仿真及腳本錄制、軟件鏈接仿真優化三個部分。希望本人的優化嘗試能讓大家對CAESES這款軟件更為了解，同時也能為進氣岐管或是類似模型的仿真優化提供思路。

一、CAESES參數化建模

本方案的進氣歧管連接有4個氣缸，進氣管與4個出氣口之間通過一個腔室進行串聯，同時實現氣流分配。整個CAESES參數化建模過程主要為8個步驟（如圖2所示），參考已有模型尺寸及位置，分別創建入口段、中間腔體和4個出口段；接著創建入口和出口分別與中間腔體之間的連接段；然后對中間腔體和其他連接曲面進行分割及閉合處理，并得到完整進氣岐管模型。

模型變形，除了全參數化建模，還可以針對已有模型通過“Free Form Deformation”自由變形、直接參數控制、間接關聯控制等多種方法對現有模型進行外形變化（如圖3所示），通過對關鍵位置的變形控制獲取不同方案的CFD結果，從而達到優化的目的。

二、軟件鏈接仿真優化

網格生成及CFD計算采用現在較為流行的商業仿真軟件Star-CCM+，參數化建模生成 “stl”數模，仿真計算流程生成“java”腳本文件，整個仿真優化流程如圖4所示。使用CAESES強大的外部軟件鏈接及優化功能，即可將兩個仿真軟件進行串聯，實現方案的自動仿真優化（鏈接文件如圖5所示）。

CAESES包含了單目標、多目標、遺傳算法等多種優化算法。本方案在保證速度均勻性的條件下，降低壓損為目標參數進行優化。選擇對模型以及氣流均勻性影響較大的10個參數變量，先用sobol算法進行設計參數的敏感度分析，然后在sobol結果（20個）基礎上選擇優化算法（如T-search算法）進行進一步優化。通過1天的CFD仿真計算，在80個自動優化方案中得到了最終方案（如圖6所示）。

圖7為原始方案與優化方案的仿真流場對比結果，通過參數改進，入口與中間腔體連接區域的流動更為均勻，最終對4個出氣口的均勻性有所提高前提下，壓損降低了3%。

整個進氣岐管方案的仿真優化時間共為3天（包括參數化建模），可見CAESES軟件對于復雜變形模型的優化也具有較大優勢，通過參數關聯以及敏感性分析，可快速高效地實現仿真優化目的。