叶轮机械优化软件Desing3D的学习交流.ppt

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Desing_3D的学习交流,报告人：

胡书珍,优化研究方法,AutoBladeParametricBladeModeller,AutoBladeFittingParameterisationofexistinggeometries,Design3DDatabasegenerationOptimisation,FINE/Design3D,AutoBladeCFD-ScreeningQuickCFDsimulation,AutoBlade,参数化叶型设计工具，可独立使用。

与FINE/Turbo嵌接可实现设计流场校核叶型修改再校核的功能。

也可以作为初始设计方案，在此基础上进行自动优化（需Database&Optimization）主要设计参数：

子午通道设计（Bezier/B-Spline/Line-Bezier复合成型）流面设计叶片特征位置设计参数（积叠线/子午方向位置/周向位置/弯扭参数）截面参数定义（叶片数/中弧线/压力面/吸力面定义/前后缘定义/分流叶片定义）可提供叶型模化方法以及叶片的特殊切割处理,AutoBlade叶片造型步骤,建立/打开项目总体参数定义切换、退出界面等菜单管理,端壁型线类型（BEZIER/C-SPLINE，Composite）控制点数目、控制点坐标（控制变量值）,子午通道形状（柱状、锥状、离心）造型截面数目及位置插值截面数目（位置）,三维积叠规律控制（型心/前缘/后缘/最大厚度）弯掠规律控制,叶片压力面吸力面定义中弧线+厚度分布中弧线+型线控制点,叶片后缘填充处理叶片切割处理,厚度/曲率/角度/喉口面积/弦长/安装角/端壁型线/通道形状,geomturbo专用文件格式Par参数化文件格式Iges通用CAD接口格式,叶型拟合工具主要目的是为SCREENING及优化设计提供初始叶型设计控制参数。

与Database&Optimization嵌接可对已有设计方案进行优化设计。

可提取离散点叶型的几何特性，并进行几何分析。

其中包括叶型几何角分布、厚度分布、喉口面积、转动惯量、扭曲惯量、截面积、压力面/吸力面曲率变化、通道宽度变化等。

AutoBlade_Fitting,AutoBlade_Fitting叶片拟合步骤,建立原始叶型的geomturbo文件格式,进入AutoBlade_Fitting模块界面，并，建立相应的工程项目,定义叶轮机械结构类型（轴流？

离心？

）,选择将拟合的原始叶型文件（Ingeomturbofileformat）,进行初始拟合，查看原始叶型及拓扑结构设定是否合理,执行拟合过程,可对拟合后的叶型进行几何特性分析,geomturbo专用文件格式Par参数化文件格式Iges通用CAD接口格式,叶片设计校核报告自动工具Screening模块可实现完成流场计算前处理、求解以及后处理的工作，并提供流场信息的报告。

可与AUTOBLADE嵌接实现叶片的设计流场分析叶型修改再分析报告的功能。

与AutoBlade_Fitting可实现对已有设计方案的校核修改再校核提供报告方案比较的功能。

CFD_Screening,CFD_SCREENING三维分析步骤,源自AutoBlade或者AutoBlade_Screening模块，接口文件为参数化几何文件.par,进入CFD_Screening模块界面，并，建立相应的工程项目,引入对应的.par参数化叶型几何文件,计算的工况点以及计算内容设定,为网格生成指定模板（Customized）或者定制网格类型（Wizard）,设定计算边界条件以及其它参数（Wizard或者Customized）,设定输出参数以及输出图形,执行分析过程。

Screening将自动完成从前处理到流场分析报告的所有过程,SolutionTask,SolutionMonitor,DataBase,数据库生成功能，为优化过程提供样本。

根据用户拟改变的参数范围来生成相应的数据库，自由参数及样本数目可由用户自行定义。

对数据库中的每一个样本自动提供一份流场报告。

可变自由参数：

子午通道形状控制点位置前掠/后掠角度及规律弯曲位置/角度叶片数目安装角/进出口几何角前后缘形状叶片厚度分布压力面/吸力面控制点位置,DBS数据库生成步骤,源自AutoBlade或者AutoBlade_Screening模块，接口文件为参数化几何文件.par,进入Database模块界面，并建立相应的工程项目,引入对应的.par参数化叶型几何文件,给定几何约束,为网格生成指定模板（Customized）或者定制网格类型（Wizard）,设定计算边界条件以及其它参数（Wizard或者Customized）,设定输出参数以及输出图形,执行数据库生成操作,SolutionTask,Optimization,多目标优化工具根据数据库所提供的样本以及用户需优化的参数及性能指标，采用基因遗传算法、模拟退火算法等人工智能手段进行多目标优化。

对优化目标的数目多少没有限制。

对优化设计的每一个中间结果自动提供一份流场报告。

数据库生成功能，为优化过程提供样本。

根据用户拟改变的参数范围来生成相应的数据库，自由参数及样本数目可由用户自行定义。

对数据库中的每一个样本自动提供一份流场报告。

可变自由参数：

子午通道形状控制点位置前掠/后掠角度及规律弯曲位置/角度叶片数目安装角/进出口几何角前后缘形状叶片厚度分布压力面/吸力面控制点位置,OPT优化设计步骤,初始文件准备,导入参数化叶型,用户界面（GUI）,几何约束,网格设定,计算设定,输出设定,目标及罚函数定义,源自AutoBlade或者AutoBlade_Screening模块，接口文件为参数化几何文件.par,进入Optimization模块界面，并建立相应的工程项目,引入对应的.par参数化叶型几何文件,设定或者改变几何约束,为网格生成指定模板（Customized）或者定制网格类型（Wizard）,设定计算边界条件以及其它参数（Wizard或者Customized）,设定输出参数以及输出图形,定义优化目标以及其罚函数,SolutionTask,执行优化,执行优化过程,Database&Optimization功能,由于优化是基于近似函数方法以及遗传发算为基础展开的，因此进行优化之前需要为优化过程提供有限数量的样本，而生成样本的过程就是由Database_Generation模块完成的。

根据所提供的有限样本，采用近似函数方法、神经网络以及遗传算法等，由Optimization模块完成优化过程。

数据库生成及优化过程示意图：

FINE/Design3D实施途径,AutoBladeTMParametricBladeModeler,Design3DBladeOptimization,FINE/TurboCFDsystemforturbomachinery,FINE/Design3D,-Geometrical/MechanicalConstraints-Design/OptimizationTargets,Optimized3DBlade,InitialGeometry,FunctionApproximationMethods,根据初始分析程序的结果进行近似拟和原始分析程序的简化根据一系列分析结果进行数值插值神经网络方法,响应面方法在近似结果基础上执行优化技术-零阶方法-梯度法-二者结合优化结束阶段，采用原始分析程序对近似优化结果进行校验,FINE/Design3D优化方法简要介绍,Step1:

创建流动计算结果的计算数据库,FINE/Design3D优化理论,Step2:

采用ANN方法来近似拟和（G）关系,FINE/Design3D优化理论,Step3:

根据优化算法预测出最佳值（GeneticAlgorithm,Gradientmethod,）,FINE/Design3D优化理论,Step4:

对预测的最优叶型CFD-NS分析,FINE/Design3D优化理论,Step5:

数据库补充并创建新的近似函数（G）,FINE/Design3D优化理论,Step6:

预测新的最佳值,FINE/Design3D优化理论,FINE/Design3D优化理论,FINE/Design3D优化理论,基因算法,FINE/Design3D优化理论,设计目标,NASARotor37叶片积叠的优化,FINE/Design3D优化实例,弯、掠规律优化（叶片截面不变）自由参数数目:

2数据库样本数目:

10,NASARotor37叶片积叠的优化,常遇问题,网格格式匹配后处理文件格式Train文件Fitting时压力面和吸力面的互换,谢谢！