CFX Berlin - Optimierung

Optimierung

Das Ziel numerischer Simulationen ist im Allgemeinen nicht nur die Prognose der Performance eines vorliegenden Entwurfs. Vielmehr sollen Aussagen über die die Funktion und Performance wesentlich beeinflussenden Parameter getroffen sowie mögliches Optimierungspotential schnell und effizient identifiziert werden. Zur Unterstützung und Beschleunigung von Analyse und Optimierung von strömungstechnischen Designs bietet ANSYS CFD spezielle automatisierte Verfahren zur parameterisierten und parameterfreien Optimierung.

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Sebastian Vlach
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Parametrisierte Optimierung

In einer parametrisierten Optimierung werden Eingangsparameter der Berechnung (Abmessungen, Randbedingungen) in vorgegebenen Grenzen varriiert. Durch wiederholende Berechnung mit variierenden Eingangsparametern kann deren Einfluss auf definierte Ergebnisgrößen korrelativ bestimmt werden.

Die ANSYS-Software bietet eine einzigartige Integration aller Arbeitsschritte einer CFD-Berechnung in eine gemeinsame Oberfläche, die ANSYS Workbench. Innerhalb der ANSYS Workbench werden die einzelnen Schritte der CFD-Berechnung (Geometrieerstellung, Vernetzung, Definition der Berechnung, Lösung, Auswertung) als eine Kette aufeinanderfolgender, parametrisierbarer Prozesse dargestellt. Nahezu jede Benutzereingabe kann parametrisiert werden. Dazu zählen:

  • Geometrieabmessungen
  • Netzauflösung
  • Randbedingungen
  • Quantitative Auswertung

Die Daten jedes Teilprozesses und die Datenübergabe zwischen den Prozessen werden von der ANSYS Workbench automatisiert verwaltet. Nach Änderung eines Parameters durchläuft die ANSYS Workbench alle Teilprozesse selbstständig und automatisiert. Dies ermöglicht die Durchführung von Sensitivitätsstudien und darauf aufbauend parametrisierten Optimierungen mit ANSYS DesignXplorer oder OptiSlang sowie anderen Programmen.

Bild: Metamodell für einen Radialventilator
Darstellung des Metamodells für einen Radialventilator
Bild: CFD-Post Vergleich Ergebnisse
Vergleich von Simulationsergebnissen in ANSYS CFD-Post
ANSYS HPC Parametric Pack - Lizenzmodell für Robust Design
Screenshot ANSYS BladeGen2
Erstellung parametrisierter Turbomaschinenmodelle mit ANSYS BladeGen
Screenshot TurboGrid2
ANSYS TurboGrid - der automatisierte Vernetzer für beschaufelte, rotationsperiodische Strömungsvolumen
Screenshot TurboWorkflow Vista AFD
Typischer Ablauf einer Axialmaschinenauslegung in der ANSYS Workbench
Oberflächenstromlinien Axialfan
Oberflächenstromlinien zeigen eine Ablösung auf der Nabe einer Axialmaschine

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Parameterfreie Optimierung

Der adjungierte Löser in ANSYS Fluent ermöglicht es, eine Gestaltoptimierung auf Grundlage einer Verformung des Netzes während der Berechnung durchzuführen. Für jeden Randknoten des Netzes wird dabei in einem ersten Schritt der Einfluss einer Verschiebung auf eine zu untersuchende Zielgröße (Druckverlust, Widerstand, Auftrieb) ermittelt. Die ermittelte Verschiebung wird auf das Netz aufgebracht und eine erneute Strömungsberechnung durchgeführt. Dieses Verfahren wird iterativ wiederholt, bis ein Optimum der Zielgröße erreicht ist.

Formoptimierung Adjoint Solver
ANSYS Fluent bietet mit dem integrierten Mesh Morpher ein mächtiges Feature für die automatisierte Formoptimierung

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