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本文旨在引导用户了解如何使用ANSA优化工具设置ANSA-FidelityCFD-META优化全流程。本案例将最大化升阻力系数作为目标，实现如下优化流程：
首先，基于翼型模型在ANSA GUI中直接完成FidelityCFD求解器稳态分析步求解设置。然后，使用ANSA变形工具创建变形参数，对翼型形状进行优化。最后，设置ANSA优化任务，执行DOE，完成RSM响应面训练，设置优化器，并输出最优变形参数。
图 1 ANSA - FidelityCFD - META优化流程
1 在ANSA GUI设置Fidelity CFD求解器
首先以CFD布局启动ANSA，在ANSA最新版本中，FidelityCFD将作为CFD布局默认求解器。
切换至CFD模块，使用[FidelityCFD Case Setup]功能完成翼型模型外流场稳态分析步设置。
图 2 FidelityCFD Case Setup功能
[FidelityCFD Case Setup]功能包含五个板块：
Solver Info：用于完成求解基础设置，如需完成稳态分析，则将[Simulation Type]选项切换至[Steady]并按需调整求解类型与流体类型。
图 3 Solver Info设置
Materials：设置模型流体域材料，初始化材料密度等参数。
Regions：设置模型流体域，确认体网格材料。
Boundaries：设置模型边界条件，对于当前翼型模型，设置[Domain_Inlet]入口速度为100m/s。
Interfaces：完成模型交界面设置，处理多区域耦合问题。
图 4 Materials，Regions，Boundaries，Interfaces设置
Outputs：设置求解器输出。初始化模型求解设置时，会默认创建[Forces]，[Force_Coefficients]，[Fields]，[Restart]四种输出。对于[Forces]及[Force_Coefficients]选项，可自定义用于计算的面片；用户也可自由创建新的输出，如基于[Force_Coefficients]创建[Convergence]。
图 5 Output设置
2 在ANSA内创建变形参数
首先通过[Hexablock]功能为模型创建包含边界层的纯六面体网格，之后可切换至[Box Morph]模块，使用[Parameter]功能对[Hexablock]盒子控制点快速创建[Translate]类型的变形参数，以实现翼型形状变形。
图 6 创建“wing_sym_1”变形参数
对于本次设计优化共创建了12组变形参数用于控制翼型变化。
图 7 翼型变形参数
3 设置ANSA优化任务
从ANSA左侧边栏激活[Optimization]窗口，为当前翼型创建新的优化任务，并在[Working directory]定义优化工作路径。
图 8 初始化优化任务
使用[New>Design Variables>From Parameters]选项根据所有12组变形参数分别创建设计变量。
图 9 创建设计变量
将所有变形参数的变化范围调整至[-5,10]，并指定模型导出为FidelityCFD格式文件。
图 10 设计变量变形范围
完成所有前处理设置后，使用[New > Solver]选项进行FidelityCFD求解器的配置。
图 11 FidelityCFD求解器设置
在ANSA优化工具中编辑后处理设置时，需要选择对应的META宏文件，ANSA将在完成仿真后直接根据该宏文件实现升阻力系数响应输出。
图 12 设置META后处理宏文件
使用[Baseline Run]功能测试当前优化流程可用性，并根据仿真结果使用META中的[Optimization > Optimizer Setup]功能导出META Session并生成后处理响应，该响应能够直接被ANSA识别。
图 13 使用META输出响应
4 完成模型优化
优化流程验证完毕后，切换至DOE Setup栏，使用[New DOE]选项设置新的优化试验。将所有变形参数纳入实验中，可根据最优拉丁超立方随机生成100组实验。
图 14 DOE实验设置
使用[Run > All]功能执行DOE计算。
图 15 执行DOE
基于DOE仿真结果，可执行RSM响应面训练。
切换至RSM Setup栏，使用[New RSM]功能创建新的响应面训练。可使用包括Kriging，Ordinary Least Squares（linear），MARS在内的多种算法，将Drag_Lift_Coeff响应作为研究目标,并启动响应面训练 。
图 16 设置RSM响应面训练
完成RSM响应面训练后可到KPIs栏查看训练结果，如置信区间、仿真精确率或是设计变量重要性排名都可在该页面查询。
图 17 RSM响应面训练KPIs
基于RSM响应面训练结果，使用Optimizer栏中的[New Optimization Study]，可创建新的优化学习。
图 18 设置优化目标
设置完成优化器后，可使用[Start]启动优化计算。在优化计算收敛后，可切换至Results栏目查看DOE仿真结果及优化执行结果。对于最优设计变量，可将其指定为当前值，并进行验证仿真计算。
图 19 DOE与Optimization结果查看
可直接在Results创建新的图表或表格，对模型设计变量及结果进行进一步研究。
图 20 Main Effect图表
总结
我们在本文中详细介绍了使用ANSA-FidelityCFD-META实现优化任务的全流程，实现了最大化升阻力系数的目标。
END
作者 | 陈安生
Cadence CAE工程师
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