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CFD拓撲優(yōu)化方法需要先創(chuàng)建一個設計空間，在此空間內(nèi)軟件算法自動尋優(yōu)，逐步去除多余的空間體積，找出最佳的流道形狀。

摘要：汽車空調(diào)除霜性能對汽車駕駛和交通安全起著重要作用，文章基于STAR-CCM+通過CFD方法對某重型卡車的空調(diào)除霜性能進行分析，找出除霜系統(tǒng)的優(yōu)化方案。通過對除霜系統(tǒng)出風口位置、出風口格柵結構、風管管道及出風格柵方向進行優(yōu)化設計改進，除霜性能在-30°得到改善與提升，最終得到滿足設計要求的除霜系統(tǒng)。

由于頂蒸風管布置受到頂棚的空間限制，出風口位置風管方向與風口方向互為垂直的結構，風口位置會形成較大的風口空腔，氣流進入空腔后容易形 成渦流，會出現(xiàn)風口出風不均勻的現(xiàn)象，影響乘員艙舒適性。應用 CFD 分析方法計算得到風口的風速分布，根據(jù)分析 結果判斷出風均勻性，通過優(yōu)化風管出風口結構，即在風口位置風管內(nèi)壁設計凸臺結構，達到提升風口出風均勻性的目的， 進而改善乘員艙的舒適性。

基于 OpenFOAM 的計算流體力學（CFD）設計優(yōu)化 課程定位：從流動仿真到自動化外形與拓撲結構設計 學習收獲 借助簡單流動案例，理解基于 CFD 的設計優(yōu)化，以及靈敏度優(yōu)化、外形優(yōu)化和拓撲優(yōu)化的相關概念。 無需掌握伴隨理論前置知識，即可在 OpenFOAM v2412 中搭建基于伴隨方法的靈敏度分析流程。

</p><p>拓撲優(yōu)化結果的查看在HyperView中進行，HyperView中有專門針對仿真優(yōu)化結果展示和可視化的模塊，對于強度耐久分析結果，該模塊將提供豐富的結果展示功能，包括圖表、動畫、云圖等，幫助用戶更好地理解和解釋疲勞分析的結果，并支持結果的導出和共享。對于拓撲優(yōu)化結果，該模塊提供針對性的拓撲優(yōu)化動圖展示，并支持拓撲優(yōu)化結果的導出，便于設計工程師結構重構。

STAR-CCM+內(nèi)置的拓撲優(yōu)化相關模型 拓撲優(yōu)化只需一個伴隨成本函數(shù)（如壓降）來表示目標。除了此目標之外，還可以將更多成本函數(shù)定義為用戶自定義優(yōu)化約束。例如，可以將出口速度均勻性、液動力、流量等指定為約束，約束數(shù)量不受限制。拓撲優(yōu)化求解器還具有內(nèi)置約束：“體積比約束”，用于指定固相的體積比約束。對于多目標優(yōu)化，應將優(yōu)先級最高的目標視為拓撲優(yōu)化中的目標。

幾何清理和網(wǎng)格劃分，高效與質(zhì)量兼得 Yannick Baux 表示，F(xiàn)idelity CFD 軟件業(yè)界領先的幾何清理和幾何導入，支持 CAD、STL 等絕大多數(shù)文件格式，同時將 CAD 與葉輪機械拓撲、幾何結構與葉輪機械拓撲結構相關聯(lián)，實現(xiàn) CAD 裝配零件樹狀結構的可視化；所有網(wǎng)格劃分和仿真參數(shù)都在拓撲結構上設置，還可以用相同的設置實現(xiàn)設計地快速替換。

幾何清理和網(wǎng)格劃分，高效與質(zhì)量兼得 Fidelity CFD 軟件業(yè)界領先的幾何清理和幾何導入，支持 CAD、STL 等絕大多數(shù)文件格式，同時將 CAD 與葉輪機械拓撲、幾何結構與葉輪機械拓撲結構相關聯(lián)，實現(xiàn) CAD 裝配零件樹狀結構的可視化；所有網(wǎng)格劃分和仿真參數(shù)都在拓撲結構上設置，還可以用相同的設置實現(xiàn)設計地快速替換。

ICEM CFD的出現(xiàn)是結構網(wǎng)格劃分領域的一個重大突破，它可以經(jīng)由使用者不斷優(yōu)化調(diào)整，畫出十分完美的結構網(wǎng)格。但其缺點也十分明顯：學習成本較高，需要花費大量時間來學習并適應ICEM的網(wǎng)格劃分方式，學習如何優(yōu)化并獲得令人滿意的結構網(wǎng)格。 今天以下圖的 三通管為例，介紹一下如何在ICEM中進行簡單的結構網(wǎng)格劃分。 第一步：導入模型。

此優(yōu)化的參數(shù)模型有 27 個自由參數(shù)和 50 個可以鏈接不同參數(shù)或定義復數(shù)的數(shù)學方程式。AxCent 還用于 CSM 網(wǎng)格劃分和仿真，使用稱為按鈕 FEA 的模塊，這是一種完全集成的應力分析工具，允許用戶同時進行結構和空氣動力學分析。對于 CFD 分析，使用Fidelity Autogrid生成結構化網(wǎng)格。它適用于不同渦輪機械配置的預定義拓撲。它包含高級平滑算法和腳本功能。

一個例子是最新版本的PTC Creo 加入了拓撲優(yōu)化工作流程。 盡管商業(yè)MCAD軟件無法以高級CFD應用程序所需的方式提供對底層幾何模型的訪問，但依然愿意推進定制幾何建模系統(tǒng)的能力。例如，CREATETM Capstone （一個網(wǎng)格生成和幾何建模工具）已經(jīng)納入了改進的B-Rep模型生成和修復功能。

一個例子是最新版本的PTC Creo 加入了拓撲優(yōu)化工作流程。 盡管商業(yè)MCAD軟件無法以高級CFD應用程序所需的方式提供對底層幾何模型的訪問，但依然愿意推進定制幾何建模系統(tǒng)的能力。例如，CREATETM Capstone （一個網(wǎng)格生成和幾何建模工具）已經(jīng)納入了改進的B-Rep模型生成和修復功能。

它們包含的信息比大多數(shù) CFD 應用程序所需的信息多得多。MCAD 及其表示、有限公差和轉(zhuǎn)換方面的問題是眾所周知的。此外，當由 MCAD 模型數(shù)據(jù)驅(qū)動時，網(wǎng)格生成的魯棒性較差，因此需要額外的用戶參與且可重復性較低，從而導致設計研究的不確定性增加。 CAD 拓撲和網(wǎng)格拓撲的分離是必要的，CAD 拓撲的構建是為了最小化幾何誤差，網(wǎng)格拓撲的目的是最小化求解誤差。

在 CFD 分會場上，Cadence 還分享了基于 Fidelity CFD 的葉輪機械氣動設計、馬達/發(fā)電機冷卻設計解決方案，事實上，這也正符合“小汽油機”產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級需求，對于水泵、汽油發(fā)電機等集成小汽油機動力和葉輪機械部件的產(chǎn)品，在更高集成級別的設計優(yōu)化離不開葉輪機械的 CFD 優(yōu)化工具，在這方面，F(xiàn)idelity CFD 同樣具備強勁實力。

根據(jù)數(shù)值模擬結果和現(xiàn)場測試，進一步優(yōu)化了該手術室自動控制軟件的溫濕度控制邏輯關系，溫度數(shù)據(jù)采集點為送風口溫度，濕度采集點為回風管中的回風濕度，有效地避免了室內(nèi)溫濕度波動情況的出現(xiàn)。

scSTREAM模塊也更新增加了多項功能，不僅改進了MARS 方法、按流體材料求解壓力方程的選項、也加強了拓撲優(yōu)化等。更多功能更多了解盡在海克斯康直播講堂，CFD專家李晶博士將為大家?guī)硇掳姹?0+功能全面講解，輔以真實客戶案例，全方位帶您領略Cradle CFD 2023.2新版本的專業(yè)與精彩，歡迎預約報名！

重疊的紅色區(qū)域表示功率和出射角密切相關驗證設計空間有意義后，使用替代模型和額外的 CFD 運行進行優(yōu)化。每次 CFD 運行大約需要 45 分鐘，因此最大限度地減少了完整 CFD 的使用。首先，使用計算成本低的替代模型執(zhí)行內(nèi)部優(yōu)化循環(huán)，在尊重設計約束的同時尋求最佳功效。這導致新的候選人被確定。然后，對候選執(zhí)行 CFD，并更新代理模型。執(zhí)行該過程直到獲得收斂。

Xflow流體力學模擬軟件的自動點陣生成和自適應優(yōu)化功能可以將用戶輸入降至最低，最大程度的減少在一個典型CFD 工作流程中耗費在網(wǎng)格創(chuàng)建和預處理階段的精力和時間。這樣，工程師就能將其絕大部分時間用在設計和優(yōu)化上，而不是耗時耗力在網(wǎng)格創(chuàng)建過程上。Xflow流體力學模擬軟件提供了獨特的基于粒子法的格子波爾茲曼技術，用于高保真度計算流體力學(CFD) 應用。

摘要： 攪拌釜仿真是優(yōu)化化工設備性能的關鍵手段，能顯著降低實驗成本并指導設計改進。其中，采用ICEM劃分的高質(zhì)量結構網(wǎng)格對仿真精度起決定性作用：結構化網(wǎng)格的規(guī)整拓撲特性可精確捕捉攪拌區(qū)復雜渦流，確保流場計算結果可靠性；其邊界層控制能力還能有效模擬近壁面湍流特性。若網(wǎng)格質(zhì)量不足，易導致數(shù)值擴散或收斂困難，使仿真結果偏離實際物理現(xiàn)象。