设置基于梯度的优化研究

基于梯度的优化研究是基于几何参数梯度（灵敏度）的最佳搜索过程。Simcenter STAR-CCM+ 根据用于实现优化目标的参数的几何灵敏度和整个几何的伴随表面灵敏度来计算每个几何参数的参数梯度。

要运行基于梯度的优化，可使用序列二次规划 (SQP) 方法在Design Manager中设置优化研究。对于此类优化，参考模拟需要：

一个参数化 CAD 模型（或者使用 3D-CAD 在 Simcenter STAR-CCM+ 中准备，或者使用 CAD 客户端导入）。
表面网格生成器几何灵敏度
物理模型伴随表面灵敏度

要定义参数化 CAD 模型：
- 在 3D-CAD 中创建几何，并为要在研究中优化的几何特征定义设计参数。请参见使用 3D-CAD 和使用设计参数。
- 在具有 Simcenter STAR-CCM+ 客户端的外部 CAD 软件包中创建几何。将相关的设计参数包括在 CAD 模型中。使用 CAD 软件包的 Simcenter STAR-CCM+ 客户端在 Simcenter STAR-CCM+ 中传递几何。
  此方法将几何作为 CAD 客户端模型在 Simcenter STAR-CCM+ 中进行传递。设计参数列在 CAD 参数节点下。请参见CAD Client Design Parameters。
由于此类优化使用全局参数，因此将 3D-CAD 模型（设计参数）或导入的 CAD 客户端模型（CAD 参数）中的参数替换为全局参数。有关说明，请参见替换参数。
要计算几何灵敏度，将几何灵敏度网格生成器包括在相关网格操作中。有关详细说明，请参见几何灵敏度。
1. 选择默认控制 > 几何灵敏度节点，然后将参数设为要优化的几何参数。
  几何灵敏度网格生成器仅支持全局参数。要将 3D-CAD 设计参数和 CAD 客户端 CAD 参数链接到全局参数，请参考几何灵敏度。
2. 指定适当的相对步长和最小步长。有关指导，请参见几何灵敏度。
要获取表面灵敏度信息，激活伴随求解器并创建成本函数报告。稍后只能选择用作伴随成本函数的报告作为优化的目标或约束。
1. 为所有目标和约束创建报告。
2. 将伴随表面灵敏度模型包括在相关物理连续体中。有关详细信息，请参见Computing the Surface Sensitivity。
3. 添加报告作为伴随成本函数。请参见创建伴随成本函数。
4. 计算几何相对于指定成本函数的表面灵敏度。请参见Computing the Surface Sensitivity。
创建想要Design Manager用于后处理的相关场景与绘图。
确保停止条件适用于运行各种设计。
要开始基于梯度的优化：
1. 创建Design Manager项目。请参见创建Design Manager项目。
2. 右键单击设计研究节点，然后选择新建。
3. 选择设计研究节点，然后将研究类型设为优化。
4. 选择优化设置节点，然后将优化类型设为序列二次规划 (SQP)。
  请参见Design Optimization (Simcenter STAR-CCM+ Intelligent Design Exploration)。
5. 选择优化设置 > SQP 方法节点，然后设置下列属性：
  - 最大外部迭代次数 - 指定 SQP 外部迭代的数量。
  - 行搜索最大迭代次数 - 指定在不重新计算灵敏度的情况下可能的最大设计运行次数。
  - 起始设计 - 指定优化搜索的起点。
  有关更多详细信息，参见优化类型参考。
6. 选择[设计研究] > 输入参数节点，然后添加输入参数作为参数。
  只能选择 Simcenter STAR-CCM+ 为其计算相关灵敏度的参数。对于这些参数，灵敏度属性已激活。
7. 为设计研究添加响应。
  此类型的研究需要与伴随成本函数关联的响应。要验证此要求，检查伴随成本函数属性是否已激活。
  
  添加响应后，可以将其指定为优化研究的目标或约束。
运行设计研究。请参见运行设计研究。
使用 SQP 方法时，优化搜索是按顺序运行的。研究按顺序运行 - 一次仅运行一个同步作业。
要分析模拟结果：
- 要可视化优化路径，为目标创建历史绘图。搜索最小值时，Design Manager会减少每个外部迭代内的目标。
- 为优化器访问的所有几何参数创建灵敏度绘图。达到局部最小值时，所有灵敏度都接近于零（在缺少约束的情况下）。
有关更多详细信息，请参见绘图设置对话框参考。