伴随形状优化：Y 接点流形的表面网格变形

Simcenter STAR-CCM+ 提供伴随形状优化求解作为查找已修改设计的方法，以提高性能和效率。

伴随形状优化使用表面灵敏度根据用户自定义成本函数衍生优化形状。表面灵敏度定义表面的位移方式，并控制通过变形计算的变形。表面的优化位置旨在对相关成本函数求极大值/极小值。

本教程重点介绍设置形状优化研究的工作流程，其中通过使表面网格变形来考虑歧管的 Y 型接头变形。“使表面网格变形”操作用于使几何的整个部件或单个部件表面变形，并在每个优化循环后重新运行体网格。在处理大位移时，这特别有利于避免网格质量不佳。

下图所示的简化歧管几何包含一个入口管道、一个 Y 型接头和两个出口管道。空气以 1 m/s 的速度进入歧管入口管道，然后在气压下通过两个压力出口边界离开。

在模拟操作序列期间，将求解最初流体，然后依次求解伴随求解器和网格变形。“使表面网格变形”操作用于使 Y 型接头变形为新形状，该形状由伴随灵敏度指定并通过施加的位移矢量在模拟中定义。施加的位移场使用位移乘数参数来限制网格变形的大小，并在每个优化循环中进行更新。此外，要确保形状优化顺畅，可对 Y 型接头边界应用表面灵敏度过滤器。

最终结果演示了 Y 型接头变形如何在 5 个优化循环内实现歧管两个出口之间的平衡质量流量分割。