Altair Acusolve 流體拓撲優化案例分享
Altair ® OptiStruct ®的拓撲優化技術已經廣泛用於航空航天，車輛等結構部件的減重項目。在2021.2版本中，通用計算流體力學模塊AcuSolve 新增了CFD的拓撲優化功能。
OptiStruct的結構拓撲優化
AcuSolve的流體拓撲優化
CFD拓撲優化方法需要先創建一個設計空間，在此空間內軟件算法自動尋優，逐步去除多餘的空間體積，找出最佳的流道形狀。目前此功能應用於管路內流的減阻分析。
在工程項目中，我們會經常會遇到各種管路的設計。究竟哪種方案，才能最大減少流動損失呢？
管路設計
方案一
方案二
不佳方案
拓撲優化方案
基於小流量工況的優化方案，在大流量下表現欠佳：
∆p: 0.00744
∆p: 0.00744
下面我們將展示幾種典型的CFD拓撲優化模型
案例1 流量分配的管路（1進4出）
此模型總共2百31萬四面體網格，在1顆8線程CPU的筆記本上優化過程需要3小時。
案例2 管路流動方向在三維空間發生比較大的偏轉
案例3 T型管路
CFD拓撲優化過程
人工經驗優化
拓撲優化
流速不均勻
案例4 V6發動機的進氣歧管
原始固體部分
原始流體部分
陰影部分：原始管路
灰色部分：拓撲優化管路
原設計方案三維流線
拓撲優化方案三維流線
陰影部分：原始管路
灰色部分：拓撲優化後，再表面光滑處理
CFD 拓撲優化後的流道輸出為STL面網格格式，下一步再進行固體結構建模和分析。
案例5 冷卻管路
流道有10 個180°拐彎，雷諾數=100
原始方案
拓撲優化方案
拓撲優化算法在彎頭部位改變了擋板的厚度，並自動增加了一個類似翼型的導流板，從而使得整體流動損失降低了7.5%。
CFD拓撲優化的原理 ►
假如點積是負數: 增加固體材料
原始方案
拓撲優化方案
藍色區域需要增加固體材料
最終形狀
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