几何灵敏度

几何灵敏度网格生成器可用于计算和可视化 3D-CAD 模型或 CAD 客户端模型对特定形状参数调整的灵敏度。网格生成器将偏置应用于指定参数,并使用有限差分逼近来计算表面对其上每个面的参数更改的灵敏度。

在基于梯度的优化研究(请参见设置基于梯度(灵敏度)的优化研究)中,Simcenter STAR-CCM+ 将几何灵敏度与伴随灵敏度相结合,以优化一组几何参数。优化的目标是特定的工程目标,例如最小化或最大化相关物理量。灵敏度为优化算法提供风向标,有助于减少研究达到最佳设计所需的评估数量。
  1. 确定要优化的几何特征,然后在自动化 > 参数节点下创建相应的全局参数。
    几何灵敏度网格生成器需要全局参数。
在 3D-CAD 中,可以通过表达式直接在几何特征的定义中使用这些全局参数。或者,可以将全局参数链接到现有设计参数。对于从 Simcenter STAR-CCM+ CAD 客户端导入的 CAD 模型,可以将全局参数链接到导入的 CAD 参数。
  1. 要将从 CAD 客户端导入的参数(CAD 参数)或从 3D-CAD 获取的参数(设计参数)链接到全局参数:
    1. 将 CAD 参数或设计参数的复制到全局参数的
    2. 使用表达式,将 CAD 参数或设计参数的设为全局参数的名称。


    定义全局参数时,确保指定正确的单位。几何灵敏度网格生成器使用指定单位来定义参数调整的步长。
  2. 创建新的自动网格操作。
  3. 右键单击操作 > 自动网格节点,然后选取选择网格生成器
  4. 选择对象对话框内,选择表面重构。然后,从可选表面网格生成器中选择几何灵敏度
  5. 选择默认控制 > 几何灵敏度节点,然后设置以下属性:
    • 参数
    • 相对步长
    • 最小步长


    相对步长是一个非量纲参数,它不同于最小步长,最小步长是一个绝对值。每个参数的步长是独立计算的,并考虑特定参数中定义的单位。执行时,网格生成器将偏置应用于几何参数。应用的偏置等于相对步长或最小步长产生的最大偏置。例如,如果最小步长大于相对步长,则由最小步长定义偏置。

    要获得精确的几何体灵敏度分析,设置属性以确保在重构表面上原始单元大小的 2% 到 25% 之间扰动几何体。优化属性时,请记住参数大小的更改不是移动几何体的距离。优化这些属性可防止每个步长的结果越来越不准确,并降低离散化或网格化错误的可能性。总体步长取决于几何体和参数定义。有关更多信息,请参见几何灵敏度属性

    运行网格生成器之前,可以检查为每个参数计算的步长是否合适。要预览步长和偏置:

  6. 右键单击网格生成器 > 几何灵敏度节点,然后选择打印步长
    网格生成器使用正偏置和负偏置来确定几何体的灵敏度。

  7. 右键单击操作 > 自动网格节点,然后选择执行表面网格生成器
    执行时,几何灵敏度网格生成器将计算的正偏置和负偏置应用于指定参数,然后使用有限差分逼近来计算几何灵敏度。
可以在标量或矢量场景中可视化计算的灵敏度场。为此,Simcenter STAR-CCM+ 为每个参数创建单独的灵敏度场函数。要可视化给定参数的灵敏度:
  1. 创建标量场景或矢量场景。
  2. 在场景中,将标量场矢量场设为位置灵敏度 w.r.t [参数]
  3. 在显示器中,将表示设为[自动网格].网格重构