產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計的優(yōu)化方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計算機輔助工程（ComputerAidedEngineering，CAE)分析，更具體地 說，涉及一種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計的優(yōu)化方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] CAE分析是機械產(chǎn)品設(shè)計過程中的一個重要環(huán)節(jié)，運用CAE分析可以對產(chǎn)品進行 動靜態(tài)分析、過程模擬及優(yōu)化設(shè)計。通過分析可以及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中的缺陷，減少設(shè)計的 盲目性，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計由經(jīng)驗設(shè)計向優(yōu)化設(shè)計轉(zhuǎn)變，從而提高產(chǎn)品的競爭力。因而，CAE分 析已經(jīng)被廣泛用于幫助工程師執(zhí)行諸如分析、仿真、設(shè)計、制造等任務(wù)。
[0003] 以軸流風(fēng)扇為例，軸流風(fēng)扇具有非常廣泛的應(yīng)用范圍，它被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品 的散熱、發(fā)動機的冷卻、建筑物的通風(fēng)換氣等場合。軸流風(fēng)扇性能的好壞將直接影響產(chǎn)品的 性能和可靠性，是產(chǎn)品設(shè)計中一個非常重要的部件。在傳統(tǒng)的軸流風(fēng)扇的設(shè)計優(yōu)化中，工程 師根據(jù)設(shè)計要求（風(fēng)量、風(fēng)壓等），對軸流風(fēng)扇先憑經(jīng)驗進行設(shè)計，經(jīng)過性能分析或測試之 后，根據(jù)結(jié)果對軸流風(fēng)扇的設(shè)計進行修改，工程師需要不斷的重復(fù)修改設(shè)計、建模和進行性 能分析，直到滿足設(shè)計要求。但是，這種優(yōu)化方法效率比較低，開發(fā)周期長，無法滿足當(dāng)前產(chǎn) 品開發(fā)中對市場快速響應(yīng)的要求。
[0004] 因而，期望有一種對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)進行快速優(yōu)化的方法，滿足產(chǎn)品對市場 的快速響應(yīng)的要求，提高產(chǎn)品的競爭力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述需求，提供一種能夠快速完 成設(shè)計參數(shù)優(yōu)化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計的優(yōu)化方法和系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提出一種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計的優(yōu) 化方法，包括如下步驟：
[0007]S1、定義產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計需要優(yōu)化的參數(shù)和優(yōu)化目標(biāo)；
[0008] S2、建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的三維參數(shù)化模型，所述三維參數(shù)化模型中包括所述需要優(yōu)化 的參數(shù)；
[0009] S3、根據(jù)所述需要優(yōu)化的參數(shù)，建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合空間；
[0010]S4、利用所述三維參數(shù)化模型生成所述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合空間中的所有三維設(shè) 計模型；
[0011] S5、編寫計算流體力學(xué)分析的批處理命令集，以批處理方式建立與優(yōu)化組合空間 中的所有三維設(shè)計模型相對應(yīng)的計算流體力學(xué)分析模型；
[0012] S6、利用高性能計算機對各個計算流體力學(xué)分析模型逐一進行分析計算，輸出所 有三維設(shè)計模型的優(yōu)化目標(biāo)計算結(jié)果；
[0013] S7、比對所有三維設(shè)計模型的優(yōu)化目標(biāo)計算結(jié)果，篩選出最佳的三維設(shè)計模型。
[0014] 一個實施例中，所述步驟S5進一步包括：利用流體力學(xué)分析軟件的文本命令操作 模式，針對所有三維設(shè)計模型和所要建立的計算流體力學(xué)分析模型的幾何結(jié)構(gòu)特點編寫所 述批處理命令集。
[0015] -個實施例中，所述步驟S5進一步包括：
[0016] 針對具有均勻分布的相似幾何特征的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，編寫批處理命令集實現(xiàn)所述幾何 特征的建模，然后通過陣列復(fù)制得到整個產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的計算流體力學(xué)分析模型。
[0017] -個實施例中，所述步驟S6進一步包括：通過LSF作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)自動向高性能計 算機提交分析計算各個計算流體力學(xué)分析模型的計算任務(wù)，獲得相應(yīng)的計算結(jié)果。
[0018] -個實施例中，所述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)包括軸流風(fēng)扇，所述需要優(yōu)化的參數(shù)包括風(fēng)扇葉片 的前傾角和風(fēng)扇葉片的數(shù)量，所述優(yōu)化目標(biāo)包括風(fēng)扇的最大風(fēng)量值。
[0019] 本發(fā)明為解決其技術(shù)問題還提出一種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計的優(yōu)化系統(tǒng)，包括：
[0020] 定義單元，用于定義產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計需要優(yōu)化的參數(shù)和優(yōu)化目標(biāo)；
[0021] 參數(shù)化模型創(chuàng)建單元，用于建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的三維參數(shù)化模型，所述三維參數(shù)化模 型中包括所述需要優(yōu)化的參數(shù)；
[0022] 優(yōu)化組合創(chuàng)建單元，用于根據(jù)所述需要優(yōu)化的參數(shù)，建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合空 間；
[0023] 設(shè)計模型創(chuàng)建單元，用于利用所述三維參數(shù)化模型生成所述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合 空間中的所有三維設(shè)計模型；
[0024] 流體分析模型創(chuàng)建單元，用于編寫計算流體力學(xué)分析的批處理命令集，以批處理 方式建立與優(yōu)化組合空間中的所有三維設(shè)計模型相對應(yīng)的計算流體力學(xué)分析模型；
[0025] 計算單元，用于利用高性能計算機對各個計算流體力學(xué)分析模型逐一進行分析計 算，輸出所有三維設(shè)計模型的優(yōu)化目標(biāo)計算結(jié)果；
[0026] 比對單元，用于比對所有三維設(shè)計模型的優(yōu)化目標(biāo)計算結(jié)果，篩選出最佳的三維 設(shè)計模型。
[0027] -個實施例中，所述流體分析模型創(chuàng)建單元利用流體力學(xué)分析軟件的文本命令操 作模式，針對所有三維設(shè)計模型和所要建立的計算流體力學(xué)分析模型的幾何結(jié)構(gòu)特點編寫 所述批處理命令集。
[0028] -個實施例中，所述流體分析模型創(chuàng)建單元針對具有均勻分布的相似幾何特征的 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，編寫批處理命令集實現(xiàn)所述幾何特征的建模，然后通過陣列復(fù)制得到整個產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)的計算流體力學(xué)分析模型。
[0029] -個實施例中，所述計算單元通過LSF作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)自動向高性能計算機提交分 析計算各個計算流體力學(xué)分析模型的計算任務(wù)，獲得相應(yīng)的計算結(jié)果。
[0030] -個實施例中，所述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)包括軸流風(fēng)扇，所述需要優(yōu)化的參數(shù)包括風(fēng)扇葉片 的前傾角和風(fēng)扇葉片的數(shù)量，所述優(yōu)化目標(biāo)包括風(fēng)扇的最大風(fēng)量值。
[0031] 本發(fā)明的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計的優(yōu)化方法和系統(tǒng)，通過編寫批處理命令集實現(xiàn)對 建立計算流體力學(xué)分析模型的批處理，同時結(jié)合高性能計算機對大規(guī)模計算的快速處理能 力，實現(xiàn)了對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的快速計算。因而本發(fā)明可以明顯的提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參 數(shù)化設(shè)計優(yōu)化的效率，快速得到優(yōu)化組合空間中最優(yōu)設(shè)計，從而大大的縮短產(chǎn)品的設(shè)計開 發(fā)周期，滿足產(chǎn)品對市場的快速響應(yīng)的要求，提高產(chǎn)品的競爭力。
【附圖說明】
[0032] 下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：
[0033] 圖1是本發(fā)明一個實施例的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計的優(yōu)化方法的流程圖；
[0034] 圖2是本發(fā)明一個實施例中軸流風(fēng)扇的風(fēng)扇葉片設(shè)計參數(shù)前傾角的示意圖；
[0035]圖3是本發(fā)明一個實施例中軸流風(fēng)扇的優(yōu)化組合空間內(nèi)的所有三維設(shè)計模型的 示意圖；
[0036]圖4是本發(fā)明一個實施例中軸流風(fēng)扇的單個葉片的幾何結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5是本發(fā)明一個實施例中軸流風(fēng)扇的單個葉片的計算流體力學(xué)分析模型的示 意圖；
[0038]圖6是本發(fā)明一個實施例中軸流風(fēng)扇的所有葉片的計算流體力學(xué)分析模型的示 意圖；
[0039] 圖7是本發(fā)明一個實施例中軸流風(fēng)扇的計算流體力學(xué)分析模型的示意圖；
[0040] 圖8是本發(fā)明一個實施例的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計的優(yōu)化系統(tǒng)的邏輯框圖。
【具體實施方式】
[0041] 為了使