【技术】CAESES与CONVERGE耦合实现全自动仿真优化

天洑软件

在CAESES 4.4.2版本中，我们引入了一些新的功能，可以使CONVERGE能够自动进行设计方案探索以及几何模型优化。在近期关于CONVERGE相关主题的文章中，我们已经讨论了CAESES中的一些现有功能，并针对一些实际应用案例做了详细介绍（如活塞碗优化设计案例）。

本文主要介绍在以CONVERGE作为CFD软件时，CAESES的已有功能及在4.4.2版本中的一些新功能。

一、CONVERGE设置过程中边界的识别

CONVERGE的设置过程包含对几何模型各个块（面）的标识（ID），这些ID在CONVERGE的一些输入文件中会被引用。用户可通过CAESES将不同的ID分配给不同的颜色，然后在几何建模过程中使用这种颜色，这样就可以保证即使是在模型变化时，CAESES创建的面对应的ID始终与CONVERGE设置中的ID相同。

CAESES中以ID来定义面的颜色，在CONVERGE的输入文件中进行调用

用户可以使用CAESES的软件连接器来驱动CFD软件的自动运行，因此可以使用集成优化策略对对象进行快速研究。

二、CONVERGE文件的导入

CAESES4.4.2为CONVERGE模型文件（*.dat）提供了一个新的导入接口，如果导入几何模型的各个块包含不同的ID，那么CAESES就可以根据这些ID自动创建颜色，之后将这些颜色分配给导入模型的不同面。

CONVERGE模型文件导入：将.dat文件加载到CAESES中

用户可以快速替换需要变化或优化的几何部件。在此过程中，模型各个块的颜色及其ID都会保留。颜色的自动创建和分配减少了大量的手动操作步骤，大大加快了优化工作流程。

在导入CONVERGE的*.dat模型后，将为表面分配一个颜色并从文件中获取到对应的ID

除了颜色和ID外，还会创建了一个缩放参数，可以根据需要的单位(例如m或mm)对几何图形进行缩放。

三、CONVERGE文件的导出

当模型的面被着色并拥有一个唯一的ID时，用户就可以在CAESES中使用导出CONVERGE文件功能导出几何模型。在导出过程中，将根据其面的法向量来检查几何模型，如果指向几何体的外部，将会自动校正，从而使所有的法向量都指向内部。模型导出的路径为Menu > File > Export> CONVERGE。

四、面网格控制

CAESES可基于曲线和曲面创建参数化模型。然后，用户可使用trimesh（即模型三角化面网格）或BRep来控制几何模型面网格的最终形状。CAESES可任意设置三角化面网格的精度或三角边的最大长度。在自动优化过程中，每个设计模型都会保留这些设置信息。

几何模型的面网格控制

五、边界转换

在某些情况下，用户可在CAESES不改变面网格结构(即三角形的数量和它们之间的连接)的前提下，将几何模型中的一部分进行转换。CAESES 4.4.2在trimesh对象中增加一个新的功能，可以转换所有包含指定颜色的块。

在不改变面网格结构的情况下，对色块进行转换

这种转换功能非常重要，因为在CONVERGE计算中，活塞会在缸内上下移动。为避免面网格相交，CAESES通常在上止点进行建模，然后平移到下止点，之后再导出模型。

六、几何建模

除了边界的ID识别、文件处理和CONVERGE自动优化外，CAESES还有针对CONVERGE用户开发的的几何建模功能。在新的tutorials教程中增加了活塞碗和气道建模教程。此外，我们还开发了一些用于加快建模过程的功能（features），例如创建组件之间的光滑过渡曲面。以下动画展示了这一效果，其中的倒圆连接部分是自动生成的。