ansys優(yōu)化工具的案例
Ansys Speos | Optimization小工具快速優(yōu)化設(shè)計(jì)
概述
優(yōu)化是一個(gè)有助于找到一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的最佳解決方案的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，它主要是利用參數(shù)的變化而試圖達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。在Speos 2023 R2中提供三種可供選擇的方法來(lái)執(zhí)行此類分析。第一個(gè)是基于workbench創(chuàng)建的優(yōu)化，可以參考文章（基于Ansys Workbench和Speos的準(zhǔn)直全反射透鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)案例），第二種使用optiSLang及其強(qiáng)大的優(yōu)化功能，在optiSLang種直接調(diào)用Ansys Speos求解器，訪問(wèn)發(fā)布的參數(shù)，設(shè)計(jì)識(shí)別最重要的輸入?yún)?shù)，多目標(biāo)優(yōu)化在不同目標(biāo)之間進(jìn)行權(quán)衡，第三種是利用嵌入到Speos中的優(yōu)化工具optimization，允許基于隨機(jī)算法Random search設(shè)置一個(gè)優(yōu)化，以研究不同參數(shù)集對(duì)仿真結(jié)果的影響。
本案例講述使用Speos optimization 優(yōu)化工具，快速優(yōu)化設(shè)計(jì)。為描述案例講解過(guò)程，首先對(duì)optimization工具的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)解釋。
優(yōu)化模式
Speos optimization優(yōu)化功能提供三種優(yōu)化模式: Random Search隨機(jī)搜索算法是一種基于隨機(jī)的全局優(yōu)化方法，優(yōu)值提供函數(shù)定義優(yōu)化的收斂過(guò)程，Minimize允許獲得盡可能接近目標(biāo)值的模擬值。Maximum允許獲得盡可能遠(yuǎn)離目標(biāo)值的模擬值。Design of Experiment實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)允許定義變量的值，通過(guò)使用基于所選變量的Excel文件來(lái)定義變量。Plugin插件允許使用自己創(chuàng)建的優(yōu)化算法，以便在分析中增加更多的靈活性。
變量類型
Optimization特性根據(jù)變量的來(lái)源提供了三種變量類型。
Simulation variable模擬變量對(duì)應(yīng)Speos的仿真變量，在此變量列表中可以選擇光源的參數(shù)、探測(cè)器的參數(shù)、包括3D texture的參數(shù)。
展開(kāi) 關(guān)于ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)可靠性知識(shí)清單
引言
優(yōu)化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單地來(lái)說(shuō)就是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地去計(jì)算得到設(shè)計(jì)參數(shù)，并且同時(shí)符合兩個(gè)要求：第一是限制條件(constraints)，譬如結(jié)構(gòu)物的應(yīng)力不得超過(guò)容許值；第二是某個(gè)特定的目標(biāo)值(如結(jié)構(gòu)物的總重量、面積、體積、費(fèi)用)必須最小化或最大化。
1、優(yōu)化變量=(設(shè)計(jì)變量、狀態(tài)變量、目標(biāo)函數(shù))
當(dāng)ANSYS進(jìn)行最優(yōu)化時(shí)，這些優(yōu)化變量是會(huì)改變的，所以在ANSYS 分析中，必須用ANSYS變量（參數(shù)）來(lái)表示這些優(yōu)化變量。其中設(shè)計(jì)變量除了指定初始值外不得變更其值（ANSYS會(huì)自動(dòng)更新其值），狀態(tài)變量和目標(biāo)方程則必須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)更新其值。
2、用ANSYS命令撰寫為執(zhí)行文件的方式，命令組織成兩個(gè)文件：優(yōu)化文件和分析文件。
優(yōu)化的每一次迭代過(guò)程中，都須進(jìn)行至少一次的有限元分析，分析文件的命令就是用來(lái)進(jìn)行該有限元分析的。分析文件的結(jié)構(gòu)基本上和典型的ANSYS分析程序類似，唯一不同的是分析文件中必須包含計(jì)算狀態(tài)變量目標(biāo)方程的值。
優(yōu)化文件是描述式1-1的數(shù)學(xué)模式，然后去執(zhí)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的工作。由于執(zhí)行設(shè)計(jì)最佳化需要調(diào)用分析文件，所以優(yōu)化文件中必須指定分析文件的名稱。
3、基于APDL的ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)主要分析過(guò)程如下：
1）利用APDL的參數(shù)技術(shù)和ANSYS的命令創(chuàng)建參數(shù)化分析文件，用于優(yōu)化循環(huán)。主要包含下面步驟：
在前處理器中建立參數(shù)化的模型
在求解器中求解
在后處理器中提取并指定狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)
2）進(jìn)入優(yōu)化設(shè)計(jì)器OPT，執(zhí)行優(yōu)化分析過(guò)程。
指定分析文件
聲明優(yōu)化變量，包括設(shè)計(jì)變量、狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)。
選擇優(yōu)化工具或優(yōu)化方法。
進(jìn)行優(yōu)化分析。
查看優(yōu)化設(shè)計(jì)序列結(jié)果。
檢驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化序列。
展開(kāi) ANSYS拓?fù)?em>優(yōu)化-趙州橋
拓?fù)?em>優(yōu)化在工程設(shè)計(jì)中，常用于機(jī)械結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)和輕量化設(shè)計(jì)，ANSYS通用有限元分析軟件提供了強(qiáng)大的拓?fù)?em>優(yōu)化功能，本文將通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例進(jìn)行展示。
【趙州橋簡(jiǎn)介】
趙州橋又稱安濟(jì)橋，坐落在河北省趙縣的洨河上，橫跨在37米多寬的河面上，因橋體全部用石料建成，當(dāng)?shù)胤Q做“大石橋”。建于隋朝開(kāi)皇十一年至開(kāi)皇十九年（公元591年－599年）之間，由著名匠師李春設(shè)計(jì)建造，距今已有1400多年的歷史，是當(dāng)今世界上現(xiàn)存最早保存最完整的古代單孔敞肩石拱橋。趙州橋是古代勞動(dòng)人民智慧的結(jié)晶，開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)橋梁建造的嶄新局面。
2015年榮獲石家莊十大城市名片之一。它是中國(guó)第一石拱橋，在漫長(zhǎng)的歲月中，雖然經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次洪水沖擊、風(fēng)吹雨打、冰雪風(fēng)霜的侵蝕和8次地震的考驗(yàn)，卻安然無(wú)恙，巍然挺立在洨河之上。
趙州橋?yàn)橐蛔铣惺焦皹颍L(zhǎng)50.82米，橋?qū)?.6米，橋高7.23米，主孔跨徑37.02米；主拱券等厚1.03米，上部有護(hù)拱石；主拱券兩側(cè)各有兩個(gè)凈跨分別為3.8米和2.85米的小拱，可增加過(guò)水面積16%；橋梁重2800噸。
【案例描述】
按照趙州橋的尺寸參數(shù)縮小100倍建模，模擬趙州橋長(zhǎng)為50.82mm，寬為9.6mm，高為7.23mm，在兩端下方增加寬2mm，高2mm的底座用于施加固定約束，在橋面上施加1000Mpa的壓力，求解橋體的變形和應(yīng)力，然后用ANSYS拓?fù)?em>優(yōu)化工具對(duì)橋體優(yōu)化，得到體積為原來(lái)30%并且剛度最大的結(jié)構(gòu)。
【案例分析】
如案例描述過(guò)程，首先對(duì)實(shí)體模型結(jié)構(gòu)分析得到應(yīng)力和位移，然后用ANSYS拓?fù)?em>優(yōu)化對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，最后對(duì)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)做驗(yàn)證分析。
【案例過(guò)程】
1）打開(kāi)ANSYS WORKBENCH打開(kāi)WORKBENCH建立靜力學(xué)分析系統(tǒng)，將單位改為Kg，mm，s系列。
展開(kāi) 基于VB的ANSYS的二次開(kāi)發(fā)之優(yōu)化算法
一階方法收斂判據(jù)是同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：
●改變目標(biāo)函數(shù)，使當(dāng)前設(shè)計(jì)和最優(yōu)可行設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)之間的差值小于允差，即：
●改變目標(biāo)函數(shù)，使當(dāng)前設(shè)計(jì)和前一設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)之間的差值小于允差，即
3.其他優(yōu)化方法
●單步運(yùn)行：實(shí)現(xiàn)一次循環(huán)并求出一個(gè)FEA解。可以通過(guò)一系列的單次循環(huán)，每次求解前設(shè)定不同的設(shè)計(jì)變量來(lái)研究目標(biāo)函數(shù)與設(shè)計(jì)變量的變化關(guān)系。
●隨機(jī)搜索法：進(jìn)行多次循環(huán)，每次循環(huán)設(shè)計(jì)變量隨機(jī)變化。用戶可以指定最大循環(huán)次數(shù)和期望合理解的數(shù)目。隨機(jī)搜索法主要用來(lái)研究整個(gè)設(shè)計(jì)空間，并為以后的優(yōu)化分析提供提供合理解。
●等步長(zhǎng)搜索法：以一個(gè)參考設(shè)計(jì)序列為起點(diǎn)，生成幾個(gè)設(shè)計(jì)序列。它按照單一步長(zhǎng)在每次計(jì)算后將設(shè)計(jì)變量在變化范圍內(nèi)加以改變。對(duì)于目標(biāo)函數(shù)和狀態(tài)變量整體變化評(píng)估可以用等步長(zhǎng)搜索法實(shí)現(xiàn)。
●乘子計(jì)算法：是一個(gè)統(tǒng)計(jì)工具，用來(lái)生成由各種設(shè)計(jì)變量極限值組合設(shè)計(jì)序列。這種技術(shù)與稱之為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的技術(shù)相關(guān)，后者是用二階的整體和部分因子分析。主要目標(biāo)是計(jì)算目標(biāo)函數(shù)和狀態(tài)變量的關(guān)系和相互影響。
●最優(yōu)梯度法：對(duì)用戶指定的參考設(shè)計(jì)序列，本工具計(jì)算目標(biāo)函數(shù)和狀態(tài)變量對(duì)設(shè)計(jì)變量的梯度。使用本工具可以確定局部的設(shè)計(jì)敏感性。
●用戶二次開(kāi)發(fā)的優(yōu)化工具：用戶提供的優(yōu)化工具，可以用外部過(guò)程（USEROP）替代ANSYS優(yōu)化工具。將自己的方法和工具補(bǔ)充進(jìn)去。
APDL優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟
1.生成分析文件
分析文件的生成是ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，ANSYS程序利用分析文件構(gòu)造循環(huán)文件，以便進(jìn)行循環(huán)分析。分析文件可以包括ANSYS提供的任意分析類型（結(jié)構(gòu)、熱、電磁等）。
生成分析文件與通常的ANSYS分析并沒(méi)有很大的不同，唯一的區(qū)別就是：優(yōu)化分析的分析文件必須是參數(shù)化的。
展開(kāi) 
224 基于matlab的優(yōu)化工具箱優(yōu)化函數(shù) ￥15.9
基于matlab的優(yōu)化工具箱優(yōu)化函數(shù)， 此工具箱中提供的算法包括： 灰狼優(yōu)化器（GWO），螞蟻獅子優(yōu)化器（ALO），多功能優(yōu)化器（MVO），蜻蜓算法（DA），蛾火焰算法（MFO），正弦余弦算法（SCA）和鯨魚優(yōu)化算法（WOA） 。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
Ansys Lumerical光子學(xué)仿真工具介紹
Ansys Lumerical是業(yè)界領(lǐng)先的光子學(xué)仿真工具，其擁有完整的光子學(xué)仿真解決方案，支持全套光子學(xué)器件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)仿真。器件和系統(tǒng)級(jí)工具無(wú)縫協(xié)作，讓設(shè)計(jì)人員能夠?qū)ο嗷プ饔玫墓鈱W(xué)、電氣和熱效應(yīng)進(jìn)行建模仿真。產(chǎn)品之靈活的互操作性支持將多物理場(chǎng)仿真和光子電路仿真與第三方EDA工具相結(jié)合的各種工作流程，以幫助優(yōu)化產(chǎn)品性能、最大限度地降低物理原型制作成本并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。
Ansys Lumerical FDTD
Ansys Lumerical FDTD是業(yè)界公認(rèn)的微納光子器件仿真的標(biāo)準(zhǔn)工具。這款高性能二維/三維麥克斯韋方程求解軟件，能夠精確分析具有微納尺寸或亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)與紫外、可見(jiàn)、紅外、太赫茲和微波的相互作用，能被廣泛應(yīng)用于微納光電子器件、工藝以及材料的設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化。FDTD的集成設(shè)計(jì)環(huán)境支持腳本語(yǔ)言操作、高級(jí)后處理和結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，讓用戶可以更專注有效地完成設(shè)計(jì)要求。
Ansys Lumerical Stack
STACK 是分析多層膜的最佳仿真工具，和求解麥克斯韋方程相比能迅速仿真如抗反射膜、OLED、VCSEL等組件的光學(xué)特性。能精準(zhǔn)描述多層膜的波動(dòng)光學(xué)特性，如干涉以及微腔效應(yīng)，并支持平面波和偶極子光源。STACK 支持腳本運(yùn)算，通過(guò)API能和Python 或Matlab 互操作。
展開(kāi) 非光滑優(yōu)化工具箱GANSO
非光滑優(yōu)化工具箱GANSO.zip
說(shuō)明.pdf
權(quán)威認(rèn)證軟件許可優(yōu)化工具：省心選擇，同行都在用
更糟糕的是，很多公司沒(méi)有專業(yè)的許可管理工具，在面對(duì)數(shù)十乃至上百個(gè)依賴項(xiàng)時(shí)，人工記錄和對(duì)照信息既容易出錯(cuò)，又耗時(shí)耗力。2025年，全球開(kāi)源軟件的使用量激增，行業(yè)報(bào)告顯示，超過(guò)80%的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目至少包含三種以上不同的開(kāi)源框架或庫(kù)。這意味著，如果沒(méi)有高效的許可管理機(jī)制，團(tuán)隊(duì)可能會(huì)陷入“授權(quán)盲區(qū)”，最終導(dǎo)致項(xiàng)目合規(guī)性風(fēng)險(xiǎn)。
二、選擇一套權(quán)威認(rèn)證的許可優(yōu)化工具，省心又合規(guī)
為了解決這一類問(wèn)題，行業(yè)內(nèi)逐漸形成了一套成熟的軟件許可管理工具體系，這些工具不僅能夠自動(dòng)識(shí)別項(xiàng)目中使用的所有開(kāi)源組件，還能依據(jù)相應(yīng)的許可證協(xié)議，生成清晰的授權(quán)報(bào)告，幫助開(kāi)發(fā)者快速判斷是否滿足合規(guī)要求。
經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐驗(yàn)證，我真正推薦的軟件許可優(yōu)化工具是Open Source Compliance Tool (OSCT)。這是一款經(jīng)過(guò)權(quán)威認(rèn)證的開(kāi)源許可證分析工具，由一家知名IT服務(wù)公司LSecSoft投入大量資源研發(fā)，并且已經(jīng)在多個(gè)大中型企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。
OSCT的核心功能包括：自動(dòng)識(shí)別項(xiàng)目中使用的第三方依賴庫(kù)、分析對(duì)應(yīng)的許可證條款、檢測(cè)許可證與項(xiàng)目用途之間的兼容性、以及生成符合ISO 14001合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的授權(quán)報(bào)告。2025年，LSecSoft更新了該工具的最新版本，加入了對(duì)RISC-V架構(gòu)項(xiàng)目的支持，同時(shí)也對(duì)Apache License 2.0、GPL v3、BSD 3-Clause等主流許可證的處理能力進(jìn)一步優(yōu)化。
三、項(xiàng)目架構(gòu)解析：如何高效管理許可
在使用OSCT之前，我曾嘗試過(guò)一些開(kāi)源工具，如Dependabot或Licensee，但它們?cè)谔幚泶笠?guī)模項(xiàng)目時(shí)顯得力不從心。而OSCT的架構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮了性能與易用性，采用了模塊化、分布式的處理方式，能夠在本地環(huán)境中高效運(yùn)行，同時(shí)支持云端部署，便于團(tuán)隊(duì)協(xié)作。
展開(kāi) 快速便捷的水泵優(yōu)化設(shè)計(jì)工具
天下武功，唯快不破，快速高效對(duì)于企業(yè)來(lái)講依然是攻城略地的利器，在水泵行業(yè)，水泵的水力設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品的優(yōu)化升級(jí)對(duì)任何水泵廠家都是頭疼的事情，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的水泵優(yōu)化設(shè)計(jì)，都要從木模圖轉(zhuǎn)化為三維，再根據(jù)水泵的三維造型進(jìn)行調(diào)整，劃分網(wǎng)格，進(jìn)行cfd計(jì)算，根據(jù)cfd計(jì)算結(jié)果進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整，具體步驟如圖1所示：
圖1 水泵優(yōu)化設(shè)計(jì)流程
圖1中的優(yōu)化迭代如果利用人工進(jìn)行設(shè)計(jì)的話，會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間，如果能利用程序，進(jìn)行快速的迭代優(yōu)化，會(huì)節(jié)省大量的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)水泵產(chǎn)品的快速優(yōu)化設(shè)計(jì)。為此我們基于“極坐標(biāo)”線上智能工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一款智能化的水泵設(shè)計(jì)工具，實(shí)現(xiàn)水泵的快速優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體的實(shí)現(xiàn)方法如下：
1、 輸入水泵的設(shè)計(jì)參數(shù)；
2、 對(duì)后臺(tái)自動(dòng)生成的子午流道，進(jìn)出口角，葉片厚度等進(jìn)行細(xì)化調(diào)整；
3、 對(duì)設(shè)計(jì)好的葉輪進(jìn)行cfd計(jì)算，根據(jù)cfd計(jì)算結(jié)果進(jìn)行性能優(yōu)化。
以上所有的調(diào)整，只需要點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可快速完成，剩下的留給網(wǎng)站后臺(tái)進(jìn)行計(jì)算，工程師只需要在固定的時(shí)間查看一下優(yōu)化結(jié)果即可。
圖2設(shè)計(jì)參數(shù)的輸入
圖3 葉片翼型的調(diào)整
圖4 蝸殼形狀的調(diào)整
圖5 水泵性能的cfd計(jì)算
使用水泵設(shè)計(jì)工具，能大大提高工程師的設(shè)計(jì)效率，提高廠家對(duì)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，從而占得先機(jī)，在快速激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。
展開(kāi) 管理工具的3大優(yōu)化策略
這不僅能避免浪費(fèi)，還能幫助企業(yè)優(yōu)化整體IT支出結(jié)構(gòu)。
效果驗(yàn)證：從2025年的實(shí)際案例看優(yōu)化成果
為了驗(yàn)證這些策略的可行性，我們?cè)?025年初對(duì)一家中型企業(yè)進(jìn)行了軟件許可優(yōu)化項(xiàng)目。在優(yōu)化前后，我們進(jìn)行了詳細(xì)的性能對(duì)比和成本分析。
在優(yōu)化前，該公司共有150個(gè)軟件許可證，但實(shí)際使用的只有100個(gè)，剩余50個(gè)許可證長(zhǎng)期處于“休眠狀態(tài)”。優(yōu)化后，我們使用數(shù)據(jù)分析、按角色分配、集中管理等方式，將許可證數(shù)量減少到95個(gè)，使用率提升到了92%，節(jié)省了約12%的軟件采購(gòu)成本。
這個(gè)數(shù)據(jù)讓人印象深刻，也說(shuō)明了優(yōu)化管理工具的三個(gè)策略確實(shí)能帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的提升。
總結(jié)：積極配合政策，提升資源效率
軟件許可浪費(fèi)的問(wèn)題在2025年依然存在，但它并不是無(wú)法解決的。建立使用數(shù)據(jù)分析機(jī)制、采用基于角色的許可分配、以及引入統(tǒng)一的軟件許可管理平臺(tái)，企業(yè)有效避免冗余采購(gòu)、提高資源利用率，并降低潛在的合規(guī)風(fēng)險(xiǎn)。
作為一位有多年經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)專家，我的是：在2025年，企業(yè)如果還未開(kāi)始對(duì)軟件許可進(jìn)行系統(tǒng)性管理，就應(yīng)該盡快行動(dòng)起來(lái)。許可優(yōu)化不是一次性的工作，而是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程。只有不斷監(jiān)測(cè)、分析和調(diào)整，才能真正實(shí)現(xiàn)軟件資源的高效利用。
如果你也在面臨類似的困擾，不妨從今天開(kāi)始嘗試這些策略，你的IT團(tuán)隊(duì)和預(yù)算都將因此受益。
展開(kāi) Motor-CAD— 新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)快速設(shè)計(jì)與優(yōu)化工具
Motor-CAD作為一款專業(yè)的電機(jī)設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具，有著豐富的專業(yè)的電機(jī)模型庫(kù)，能夠輔助工程師實(shí)現(xiàn)電機(jī)快速參數(shù)化設(shè)計(jì)、多場(chǎng)耦合仿真性能評(píng)估與設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化。同時(shí)，Motor-CAD集成在ANSYS產(chǎn)品體系解決方案中，與單學(xué)科專業(yè)CAE工具、機(jī)電控系統(tǒng)仿真工具（Twin Builder）等具有便捷的交互接口，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)及相關(guān)產(chǎn)品全研發(fā)周期的性能評(píng)估和優(yōu)化，幫助用戶更好地應(yīng)對(duì)現(xiàn)代電機(jī)研發(fā)高效率、寬轉(zhuǎn)速范圍、高功率密度、低噪聲、低成本等的挑戰(zhàn)。
主要功能模塊及特點(diǎn)
軟件共有電磁（EMag）、熱（Therm）、機(jī)械（Mech)、優(yōu)化（Opt）和虛擬實(shí)驗(yàn)室（Lab）五個(gè)模塊，結(jié)合專業(yè)的前后處理功能及高效算法，可實(shí)現(xiàn)磁熱雙向耦合等分析優(yōu)化。涵蓋電機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、循環(huán)工況效率與損耗優(yōu)化等工程問(wèn)題的解決方案，是傳統(tǒng)CAE仿真求解器數(shù)倍以上效率，更適合設(shè)計(jì)工程師。
展開(kāi) 
領(lǐng)先的光子學(xué)仿真工具Ansys Lumerical功能詳解：微納光子器件仿真的標(biāo)準(zhǔn)工具
Ansys Lumerical是業(yè)界領(lǐng)先的光子學(xué)仿真工具，其擁有完整的光子學(xué)仿真解決方案，支持全套光子學(xué)器件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)仿真。器件和系統(tǒng)級(jí)工具無(wú)縫協(xié)作，讓設(shè)計(jì)人員能夠?qū)ο嗷プ饔玫墓鈱W(xué)、電氣和熱效應(yīng)進(jìn)行建模仿真。
產(chǎn)品之間靈活的互操作性支持將多物理場(chǎng)仿真和光子電路仿真與第三方EDA工具相結(jié)合的各種工作流程，以幫助優(yōu)化產(chǎn)品性能、最大限度地降低物理原型制作成本并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。
Ansys Lumerical FDTD是業(yè)界公認(rèn)的微納光子器件仿真的標(biāo)準(zhǔn)工具。
這款高性能二維／三維麥克斯韋方程求解軟件，能夠精確分析具有微納尺寸或亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)與紫外、可見(jiàn)、紅外、太赫茲和微波的相互作用，能被廣泛應(yīng)用千微納光電子器件、工藝以及材料的設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化。
FDTD的集成設(shè)計(jì)環(huán)境支持腳本語(yǔ)言操作、高級(jí)后處理和結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，讓用戶可以更專注有效地完成設(shè)計(jì)要求。
規(guī)格概要
二維或三維建模
自定義任意表面和立體形貌
高級(jí)共形網(wǎng)格技術(shù)
靈活的材料插件
支持隨空間變化的各向異性材料
全矢量自定義和高數(shù)值孔徑的寬譜高斯光源
遠(yuǎn)場(chǎng)分析
Q因子分析
自動(dòng)提取S參數(shù)
能帶結(jié)構(gòu)分析
腳本和優(yōu)化程序
支持云計(jì)算和HPC高性能并行計(jì)算
主要特點(diǎn)
光子器件逆向設(shè)計(jì)優(yōu)化
針對(duì)目標(biāo)自動(dòng)化探索最佳設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)；找出性能優(yōu)化、面積最小化并提升工藝匹性的非直觀幾何形狀。
強(qiáng)大的后處理
強(qiáng)大的后處理功能，包括遠(yuǎn)場(chǎng)分析，能帶結(jié)構(gòu)分析，雙向散射分布函數(shù)(BSDF)生成，Q因子分析，電荷產(chǎn)生率。
非線性與各向異性材料
對(duì)含有非線性材料或各向異性空間變化材料的器件進(jìn)行彷真。可以選擇各種非線性、負(fù)折射率和增益的材料模型，或者使用靈活的材料插件自行定義新材料模型。
展開(kāi) 基于 Ansys Motor-CAD 與 optiSLang 的電機(jī)多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)（上）
文章發(fā)布：上海安世亞太官方訂閱號(hào)（搜索：PeraShanghai）
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作者：Ansys 中國(guó) 王楊
編者按
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種應(yīng)用領(lǐng)域都對(duì)電機(jī)性能指標(biāo)提出越來(lái)越高的要求，例如效率高、轉(zhuǎn)速范圍寬、體積小、重量輕、功率密度大、噪聲低、成本低等，這要求電機(jī)設(shè)計(jì)必須兼顧電磁性能、溫升性能以及機(jī)械設(shè)計(jì)方面等多物理場(chǎng)性能，同時(shí)還要考慮電機(jī)的成本、研發(fā)周期等因素，如何在最短的時(shí)間內(nèi)將一款高性能、低成本的電機(jī)產(chǎn)品推向市場(chǎng)是目前各大電機(jī)廠商面對(duì)的課題。
Ansys Motor-CAD 電機(jī)多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)
現(xiàn)代電機(jī)設(shè)計(jì)
現(xiàn)代電機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)典型的多學(xué)科、強(qiáng)耦合、多變量、非線性的問(wèn)題，其中多學(xué)科分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)扮演了非常重要的角色。電機(jī)設(shè)計(jì)工作的特殊性要求設(shè)計(jì)工具必須具有以下幾方面特征：
兼顧磁路法的理論深度和有限元法的高精度，提供專業(yè)的前、后處理功能；
在電機(jī)全運(yùn)行工況范圍內(nèi)，需要實(shí)現(xiàn)電磁和熱的雙向耦合，而且算法必須快速高效以滿足產(chǎn)品研發(fā)周期；
電機(jī)機(jī)械強(qiáng)度的分析需要在電磁設(shè)計(jì)階段同時(shí)進(jìn)行，以減少設(shè)計(jì)迭代。
將同時(shí)具有以上特征的設(shè)計(jì)工具與優(yōu)化工具相結(jié)合，工程師便可以兼顧電磁、熱、機(jī)械性能，在電機(jī)設(shè)計(jì)初期獲得較好的設(shè)計(jì)方案，為后面的精確分析與優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。Ansys Motor-CAD 是目前全球范圍內(nèi)唯一包含電磁、熱、機(jī)械的專業(yè)電機(jī)多學(xué)科設(shè)計(jì)工具，它同時(shí)兼顧了計(jì)算速度與精度，可在最短時(shí)間內(nèi)完成電機(jī)初始方案設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合強(qiáng)大的 Ansys optiSLang 優(yōu)化工具，從而使電機(jī)工程師在設(shè)計(jì)初期對(duì)電磁、熱、機(jī)械性能進(jìn)行快速綜合優(yōu)化的夢(mèng)想變?yōu)榭赡堋?/span>
展開(kāi) 船舶計(jì)算流體力學(xué) (CFD) - 船舶設(shè)計(jì)與優(yōu)化的頂尖仿真工具（免費(fèi)領(lǐng)文檔）
專題報(bào)告包含多個(gè)案例研究，展示 CFD 仿真在各種場(chǎng)合的應(yīng)用，包括船體的流體動(dòng)力學(xué)優(yōu)化以及螺旋槳裝置的建模，包括預(yù)測(cè)空化現(xiàn)象。這些研究顯示了快速進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)估的優(yōu)勢(shì)所在，以及船舶可用的多種多物理場(chǎng)模型。
了解如何進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化
要想在船舶能效和創(chuàng)新的競(jìng)賽中保持領(lǐng)先，工程師需要能夠快速地預(yù)測(cè)出設(shè)計(jì)更改對(duì)船舶實(shí)際性能所造成的影響。設(shè)計(jì)探索軟件依據(jù)用戶定義的要求對(duì)各種變型進(jìn)行快速、自動(dòng)化的評(píng)估，將 CFD 仿真推向新一層級(jí)。
下載此報(bào)告，了解 IBMV 如何將設(shè)計(jì)優(yōu)化用于節(jié)能設(shè)備的開(kāi)發(fā)，以及 ABS 如何使用自動(dòng)設(shè)計(jì)探索改進(jìn)了螺旋槳性能。
使用船舶計(jì)算流體力學(xué) (CFD) 軟件的主要優(yōu)勢(shì)
使用船舶 CFD 軟件，意味著設(shè)計(jì)師可以在真實(shí)工作條件下檢查船舶性能的每個(gè)方面。我們的多物理場(chǎng) CFD 求解器不斷得以開(kāi)發(fā)，只為提供以下所需的每一種船舶仿真解決方案：
船體阻力預(yù)測(cè)
螺旋槳性能，包括空化的預(yù)測(cè)
由螺旋槳或虛擬碟盤組成的自推進(jìn)系統(tǒng)仿真
預(yù)測(cè)船舶運(yùn)動(dòng)、對(duì)海浪的響應(yīng)和相互作用
空氣動(dòng)力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)組合仿真
流體力學(xué)和抗壓力組合仿真
與一維系統(tǒng)仿真工具的協(xié)同仿真
通過(guò)此概述視頻了解更多信息。
為何對(duì)船舶應(yīng)用全尺寸 CFD 仿真？
以比例模型測(cè)試船舶設(shè)計(jì)給預(yù)測(cè)增加了不確定性。得到的結(jié)果必須放大，才能預(yù)測(cè)實(shí)際性能；而為此采用的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系可能會(huì)導(dǎo)致不準(zhǔn)確性。可以按全尺寸進(jìn)行 CFD 建模，而不再需要放大結(jié)果。此外，全尺寸仿真可以確保邊界層效應(yīng)得以正確捕獲，同樣，螺旋槳性能可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。通過(guò)此白皮書詳細(xì)了解船舶全尺寸 CFD 仿真的優(yōu)勢(shì)。
使用船舶 CFD 軟件，讓船舶設(shè)計(jì)師和工程師可以在真實(shí)的運(yùn)行條件下以全尺寸檢測(cè)船舶性能。
展開(kāi) RTaW—基于車載以太網(wǎng)TSN的下一代E/E架構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工具
下面我們來(lái)總結(jié)一下，對(duì)于通過(guò)擴(kuò)展已有核心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪?lái)設(shè)計(jì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，需要考慮四大方面：
- 核心拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)
- 對(duì)拓?fù)涞南拗菩枨?- 電腦輔助設(shè)計(jì)，基于RTaW-Pegase對(duì)不同大量場(chǎng)景進(jìn)行測(cè)試評(píng)估優(yōu)化
- 網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性（RTaW-Pegase同樣支持）
3 結(jié)語(yǔ)
面對(duì)汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化需求，系統(tǒng)復(fù)雜性、擴(kuò)展性、時(shí)間和成本效率等是關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)因素。可以預(yù)見(jiàn)，計(jì)算機(jī)輔助網(wǎng)絡(luò)分析軟件將大大推動(dòng)面向未來(lái)的研發(fā)進(jìn)程。
RTaW-Pegase是法國(guó)國(guó)家信息與自動(dòng)化研究所（INRIA）下屬公司RTaW的產(chǎn)品。該公司主要為汽車等領(lǐng)域的企業(yè)提供時(shí)間仿真和配置工具。RTaW-Pegase（V4.2.7）全面支持CAN（FD）、車載以太網(wǎng)以及TSN協(xié)議的設(shè)計(jì)仿真及性能評(píng)估。該軟件功能強(qiáng)大且使用便捷，ZeroConfig功能可根據(jù)用戶輸入一鍵式自動(dòng)完成車載以太網(wǎng)TSN協(xié)議參數(shù)配置工作，優(yōu)化TSN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约罢{(diào)度機(jī)制。不斷新增的功能也將在更廣的范圍內(nèi)支持車載網(wǎng)絡(luò)全網(wǎng)時(shí)間分析及優(yōu)化。
經(jīng)緯恒潤(rùn)持續(xù)關(guān)注車載以太網(wǎng)國(guó)際新趨勢(shì)，為客戶提供各類優(yōu)質(zhì)先進(jìn)的車載以太網(wǎng)相關(guān)工程咨詢服務(wù)，涉及車載以太網(wǎng)設(shè)計(jì)、AVB/TSN量產(chǎn)應(yīng)用、SOA架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)和測(cè)試等多個(gè)領(lǐng)域。RTaW兩年前由經(jīng)緯恒潤(rùn)引入國(guó)內(nèi)，是該公司在中國(guó)的重要合作伙伴。恒潤(rùn)已為國(guó)內(nèi)多家知名汽車企業(yè)提供了基于RTaW-Pegase產(chǎn)品的車載以太網(wǎng)TSN設(shè)計(jì)工程咨詢服務(wù)，更多資訊請(qǐng)?jiān)L問(wèn)經(jīng)緯恒潤(rùn)官網(wǎng)或官微。
[1]O. Creighton, N. Navet, P. Keller, J.
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