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CFD优化全流程：用ANSA做前处理Fluent求解META后处理怎么串联起来

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【前言】本文旨在引导用户了解ANSA优化工具设置独立优化研究所需的步骤。

0. 概述

我们将在ANSA中对机翼进行形状优化，机翼前缘的曲率及后缘的厚度将被研究。然后导出Fluent格式的网格送入求解器进行稳态分析计算。随后使用META CFD Post工具栏完成仿真结果后处理，升力将在这一过程中被计算。最后可以通过设置ANSA优化任务完成机翼的设计优化。具体的优化流程概览见下图：

图1：优化流程

1. 在ANSA内创建变形参数

首先需要以CFD布局启动ANSA，切换至Fluent求解器，选择打开“wing.ansa”模型，该模型有包含边界层的纯六面体网格，且存在贴合机翼特征线的变形盒子。这些变形盒子的控制点将用于对机翼前缘曲率及后缘厚度进行参数化变形。

图2：机翼外流畅模型

切换到MORPH菜单，使用[Control>Parameters]功能创建并管理变形参数。共有三个变形参数将被创建：

首先是机翼前缘下方的曲率，将该变形参数命名为“Curvature_lower_wing”，选择Translate移动类型，并框选对应的变形节点，选择在-Z轴方向进行平移。

图3：变形参数1

其次是机翼前缘上方的曲率，将该变形参数命名为“Curvature_upper_wing”，选择Translate移动类型，并框选对应的变形节点，选择在+Z轴方向进行平移。

图4：变形参数2

最后为机翼后缘厚度创建第三个名为“Trailing_edge_width”的变形参数，分两次选择对应的变形框节点，为其定义不同的移动方向：后缘上方节点朝+Z方向移动；后缘下方节点朝-Z方向移动。

图5：变形参数3

2. ANSA优化工具设置

激活ANSA Optimization Tool，创建一个新的优化任务。首先需要定义工作路径，在下方[Working directory] 处选择保存优化任务的路径。

使用[New>Design Variables>From Parameters] 选项，根据现有的变形参数定义新的设计变量，为全部三个变形参数分别定义设计变量，这些设计变量将会出现在右侧列表中。双击列表中的设计变量，可以在窗口中修改各个参数的变形范围：机翼下方变形框节点移动范围为 [-40, 40] ，机翼上方变形节点移动单位为 [-40, 40] ，而机翼后缘变化范围为 [0, 5] 。

图6：创建Design Variables并修改参数变形范围

我们在前处理过程中还可以添加其他一些用户自定义脚本实现特定功能。比如导入“intersection.py”脚本实现穿透检查，导入“snapshot.py”实现截图功能。最后双击FE_output修改模型导出设置，选择Fluent作为求解器。

图7：导入自定义脚本

为了更好地监控特定测量的结果，可以加入ANSA响应。首先使用Measure功能测量并储存机翼厚度测量结果。然后就可以在前处理进程中添加该测量结果作为响应了，添加相应项目的同时会生成txt格式的响应文档，与此同时优化列表右侧也将出现ANSA响应列表。

图8：添加Response Item

在完成前处理设置后，开始设置求解器参数，需要输入Fluent运行路径，并选择对应的Fluent日志文件。

图9：Fluent求解器设置

先运行一次当前的优化任务，并根据该任务使用META中的[User Toolbars > Optimization > OptimizerSetup] 工具，导出META session文件并生成后处理响应，该响应能够直接被ANSA识别。在ANSA优化工具中编辑后处理设置时，需要选择META运行路径，并选择对应的META session文件，ANSA将自动读取对应的响应文件。