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        STAR-CCM 流體拓撲優化應用專題10講 :教你實現流動損失的最小化

        播放量1177次
        5分
        訂制培訓
        共10講 更新到第10講
        當前總時長:42分8秒
        299
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        評價

        服務:

        • 90天知識圈
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        • 提供培訓通知
        • 交流群

        本課適合哪些人學習:

        1、學習仿真工程師;

        2、學習優化方法工程師;

        3、STAR-CCM 軟件學習和應用者;

        4、伴隨拓撲優化設計工程師;

        5、流動減阻優化設計工程師。


        你會得到什么:

        1、掌握STAR-CCM 從幾何建立、網格劃分、計算求解、結果優化全流程;

        2、掌握耦合流動、流體拓撲優化方法;

        3、掌握STAR-CCM 在伴隨拓撲優化的工作流程、注意事項及必備技能;

        4、跳出優化過程憑借經驗和靈感的傳統思維,解決遺傳算法等隨機類優化方法優化周期長,計算量大的缺點。


        課程介紹:

        STAR-CCM 流體拓撲優化-將流動損失降至最低

        拓撲優化分為固體拓撲優化和流體拓撲優化

        ?固體拓撲優化-固體拓撲優化是一種結構優化的方法,根據給定的負載情況、約束條件和性能指標,在給定的設計區域內對材料分布進行優化。

        ?流體拓撲優化-將拓撲優化應用到流體力學中,根據數值模擬結果創造組件,通過在設計空間設置對工程目標有貢獻的固體材料從而生成流道形狀,拓撲優化方法的關鍵是要解決材料分布,從而創造新的流體域,新的流體域是對最優目標函數的反映。

        流體拓撲優化-在塑造新的固體形狀過程中,流體的阻礙通過使用布林克曼處罰值來模擬,其將固體當作孔隙率非常低的多空介質對待,該處罰值對動量方程施加了一個源項,強迫在固體域中的速度為0。

        image.png

        其中α為布林克曼處罰值,必須足夠大以減小固體域中的速度,但過大的布林克曼處罰值會造成收斂性問題,須選擇一個合適的值,本文α=1×10^7

        χ定義了計算域中的材料分布

        image.png

        流體域的網格χ=1,固體域中的網格χ=0

        STAR-CCM  將基于伴隨的靈敏度與水平集方程結合使用,以根據工程目標衍生最佳材料分布。工程目標根據用戶自定義成本函數進行描述,并且可以進行約束以防設計無效。

        基于伴隨的拓撲優化的潛在優勢如下:

        ?降低能量損失,例如,通過消除不必要的再循環

        ?增加相同總體設計空間中的流量

        ?縮短創新循環時間

        ?在伴隨拓撲優化中,求解材料分布過程非常關鍵,期間將創建新流體域,以反映流體域相對于成本函數的理想設計。

        ?已求解物理量在場函數 [cost function] w.r.t material distribution([成本函數] 相對材料分布中保存。

        ?伴隨拓撲優化的結果對初始設計的靈敏度小于形狀優化,這會使具有計算的位移的初始幾何發生變形。

        ?拓撲優化只需一個在伴隨成本函數(如壓降)中表示的目標。除了此目標之外,還可以將更多成本函數定義為用戶自定義優化約束。例如,可以根據目標出口速度均勻性指定約束。拓撲優化求解器還具有內置約束“體積比約束”,用于指定固相的體積比約束??梢詫⒂脩糇远x縮放應用于每個已定義約束,以更改與拓撲優化關聯的每個約束的相對權重。

        ?對于多目標優化,應將優先級最高的目標視為拓撲優化中的目標。其他目標應視為約束。要確定不同目標之間的權衡關系,可使用不同的約束值運行優化。也可以創建單一加權目標,然后使用不同的加權執行多個優化。

        ?可使用拓撲優化模型為更復雜的設計形成孔??仔纬梢馕吨腆w腔可以出現在優化域中的任何位置,無需先增長脫離域邊界??仔纬芍饕m用于 2D 問題,作為在流體域中引入額外分支的一種方法。在 3D 模擬中,僅當對獲得的沒有孔形成的首個設計不滿意時,才激活孔形成。默認情況下,允許孔形成處于停用狀態。在設計空間中,如果網格單元標記為固相,則會將其視為孔隙率非常小的多孔介質。

        流體拓撲優化案例

        在方框內構造流道形狀使流動損失最低

        Loss1_Geometry Scene 1.png

        拓撲優化過程

        Scalar_Scene.gif

        監測的壓力損失逐漸降低-壓力損失降低51%

        Loss1_Pressure Drop Monitor Plot.png

        將優化結果進行幾何建模,形成幾何模型

        Scalar_Scene_1_image_15964.png

        幾何.PNG

        課程安排

        1

        流體拓撲優化介紹

        2

        建立幾何

        3

        建立網格

        4

        建立物理模型

        5

        設置邊界條件

        6

        設置拓撲優化

        7

        建立場景

        8

        建立自動優化流程

        9

        計算調試

        10

        結果處理-優化形狀創建幾何模型

        長圖.jpg


        課程相關圖片:

        • 第1講 0-流體拓撲優化介紹
        • 第2講 1-建立幾何
        • 第3講 2-建立網格
        • 第4講 3-建立物理模型
        • 第5講 4-設置邊界條件
        • 第6講 5-設置拓撲優化
        • 第7講 6-建立場景
        • 第8講 7-建立自動優化流程
        • 第9講 8-計算調試
        • 第10講 9-結果處理-優化形狀創建幾何模型
        著作權歸作者所有,歡迎分享,未經許可,不得轉載
        首次發布時間:2024-02-21
        最近編輯:1月前

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