CFD专栏丨Altair AcuSolve 流体拓扑优化案例分享
Altair® OptiStruct® 的拓扑优化技术已经广泛用于航空航天，车辆等结构部件的减重项目。在2021.2版本中，通用计算流体力学模块AcuSolve 新增了CFD的拓扑优化功能。
AcuSolve的流体拓扑优化
CFD拓扑优化方法需要先创建一个设计空间，在此空间内软件算法自动寻优，逐步去除多余的空间体积，找出最佳的流道形状。目前此功能应用于管路内流的减阻分析。
在工程项目中，我们会经常会遇到各种管路的设计。究竟哪种方案，才能最大减少流动损失呢？
管路设计
方案一
方案二
不佳方案
拓扑优化方案
基于小流量工况的优化方案，在大流量下表现欠佳：
∆p: 0.00744
∆p: 0.00744
下面我们将展示几种典型的CFD拓扑优化模型
案例1
流量分配的管路（1进4出）
此模型总共2百31万四面体网格，在1颗8线程CPU的笔记本上优化过程需要3小时。
案例2
管路流动方向在三维空间
发生比较大的偏转
案例3
T型管路
CFD拓扑优化过程
人 工 经 验 优 化
拓 扑 优 化
流速不均匀
流速比较均匀
案例4
V6发动机的进气歧管
原始固体部分
原始流体部分
阴影部分：原始管路
灰色部分：拓扑优化管路
原设计方案三维流线
拓扑优化方案三维流线
阴影部分：原始管路
灰色部分：拓扑优化后，再表面光滑处理
CFD 拓扑优化后的流道输出为STL面网格格式，下一步再进行固体结构建模和分析。
案例5
冷却管路
流道有10 个180°拐弯，雷诺数=100
原始方案
拓扑优化方案
拓扑优化算法在弯头部位改变了挡板的厚度，并自动增加了一个类似翼型的导流板，从而使得整体流动损失降低了7.5%。
假如点积是负数: 增加固体材料
原始方案
拓扑优化方案
蓝色区域需要增加固体材料
最终形状
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关于 Altair澳汰尔
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公司总部位于美国密歇根州，服务于12000多家全球企业，应用行业包括汽车、消费电子、航空航天、能源、机车车辆、造船、国防军工、金融、零售等。
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