产品结构参数化设计的优化方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种产品结构参数化设计的优化方法和系统。所述方法包括：S1、定义产品结构设计需要优化的参数和优化目标；S2、建立产品结构的三维参数化模型，该模型中包括需要优化的参数；S3、根据需要优化的参数，建立产品结构的优化组合空间；S4、利用三维参数化模型生成优化组合空间中的所有三维设计模型；S5、编写计算流体力学分析的批处理命令集，以批处理方式建立与所有三维设计模型相对应的计算流体力学分析模型；S6、利用高性能计算机对各个计算流体力学分析模型逐一进行分析计算，输出所有的优化目标计算结果；S7、比对所有的优化目标计算结果，筛选出最佳的三维设计模型。本发明专利技术能够快速完成产品设计参数的优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机辅助工程（ComputerAidedEngineering，CAE)分析，更具体地 说，涉及一种产品结构参数化设计的优化方法和系统。
技术介绍
CAE分析是机械产品设计过程中的一个重要环节，运用CAE分析可以对产品进行 动静态分析、过程模拟及优化设计。通过分析可以及早发现产品设计中的缺陷，减少设计的 盲目性，使产品结构设计由经验设计向优化设计转变，从而提高产品的竞争力。因而，CAE分 析已经被广泛用于帮助工程师执行诸如分析、仿真、设计、制造等任务。 以轴流风扇为例，轴流风扇具有非常广泛的应用范围，它被广泛应用于电子产品 的散热、发动机的冷却、建筑物的通风换气等场合。轴流风扇性能的好坏将直接影响产品的 性能和可靠性，是产品设计中一个非常重要的部件。在传统的轴流风扇的设计优化中，工程 师根据设计要求（风量、风压等），对轴流风扇先凭经验进行设计，经过性能分析或测试之 后，根据结果对轴流风扇的设计进行修改，工程师需要不断的重复修改设计、建模和进行性 能分析，直到满足设计要求。但是，这种优化方法效率比较低，开发周期长，无法满足当前产 品开发中对市场快速响应的要求。 因而，期望有一种对产品结构的设计参数进行快速优化的方法，满足产品对市场 的快速响应的要求，提高产品的竞争力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述需求，提供一种能够快速完 成设计参数优化的产品结构参数化设计的优化方法和系统。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种产品结构参数化设计的优 化方法，包括如下步骤：S1、定义产品结构设计需要优化的参数和优化目标； S2、建立产品结构的三维参数化模型，所述三维参数化模型中包括所述需要优化 的参数； S3、根据所述需要优化的参数，建立产品结构的优化组合空间；S4、利用所述三维参数化模型生成所述产品结构的优化组合空间中的所有三维设 计模型； S5、编写计算流体力学分析的批处理命令集，以批处理方式建立与优化组合空间 中的所有三维设计模型相对应的计算流体力学分析模型； S6、利用高性能计算机对各个计算流体力学分析模型逐一进行分析计算，输出所 有三维设计模型的优化目标计算结果； S7、比对所有三维设计模型的优化目标计算结果，筛选出最佳的三维设计模型。 一个实施例中，所述步骤S5进一步包括：利用流体力学分析软件的文本命令操作 模式，针对所有三维设计模型和所要建立的计算流体力学分析模型的几何结构特点编写所 述批处理命令集。 -个实施例中，所述步骤S5进一步包括： 针对具有均匀分布的相似几何特征的产品结构，编写批处理命令集实现所述几何 特征的建模，然后通过阵列复制得到整个产品结构的计算流体力学分析模型。 -个实施例中，所述步骤S6进一步包括：通过LSF作业调度系统自动向高性能计 算机提交分析计算各个计算流体力学分析模型的计算任务，获得相应的计算结果。 -个实施例中，所述产品结构包括轴流风扇，所述需要优化的参数包括风扇叶片 的前倾角和风扇叶片的数量，所述优化目标包括风扇的最大风量值。 本专利技术为解决其技术问题还提出一种产品结构参数化设计的优化系统，包括： 定义单元，用于定义产品结构设计需要优化的参数和优化目标； 参数化模型创建单元，用于建立产品结构的三维参数化模型，所述三维参数化模 型中包括所述需要优化的参数； 优化组合创建单元，用于根据所述需要优化的参数，建立产品结构的优化组合空 间； 设计模型创建单元，用于利用所述三维参数化模型生成所述产品结构的优化组合 空间中的所有三维设计模型； 流体分析模型创建单元，用于编写计算流体力学分析的批处理命令集，以批处理 方式建立与优化组合空间中的所有三维设计模型相对应的计算流体力学分析模型； 计算单元，用于利用高性能计算机对各个计算流体力学分析模型逐一进行分析计 算，输出所有三维设计模型的优化目标计算结果； 比对单元，用于比对所有三维设计模型的优化目标计算结果，筛选出最佳的三维 设计模型。 -个实施例中，所述流体分析模型创建单元利用流体力学分析软件的文本命令操 作模式，针对所有三维设计模型和所要建立的计算流体力学分析模型的几何结构特点编写 所述批处理命令集。 -个实施例中，所述流体分析模型创建单元针对具有均匀分布的相似几何特征的 产品结构，编写批处理命令集实现所述几何特征的建模，然后通过阵列复制得到整个产品 结构的计算流体力学分析模型。 -个实施例中，所述计算单元通过LSF作业调度系统自动向高性能计算机提交分 析计算各个计算流体力学分析模型的计算任务，获得相应的计算结果。 -个实施例中，所述产品结构包括轴流风扇，所述需要优化的参数包括风扇叶片 的前倾角和风扇叶片的数量，所述优化目标包括风扇的最大风量值。 本专利技术的产品结构参数化设计的优化方法和系统，通过编写批处理命令集实现对 建立计算流体力学分析模型的批处理，同时结合高性能计算机对大规模计算的快速处理能 力，实现了对产品结构参数优化设计的快速计算。因而本专利技术可以明显的提高产品结构参 数化设计优化的效率，快速得到优化组合空间中最优设计，从而大大的缩短产品的设计开 发周期，满足产品对市场的快速响应的要求，提高产品的竞争力。【附图说明】 下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中： 图1是本专利技术一个实施例的产品结构参数化设计的优化方法的流程图； 图2是本专利技术一个实施例中轴流风扇的风扇叶片设计参数前倾角的示意图；图3是本专利技术一个实施例中轴流风扇的优化组合空间内的所有三维设计模型的 示意图；图4是本专利技术一个实施例中轴流风扇的单个叶片的几何结构示意图；图5是本专利技术一个实施例中轴流风扇的单个叶片的计算流体力学分析模型的示 意图；图6是本专利技术一个实施例中轴流风扇的所有叶片的计算流体力学分析模型的示 意图； 图7是本专利技术一个实施例中轴流风扇的计算流体力学分析模型的示意图； 图8是本专利技术一个实施例的产品结构参数化设计的优化系统的逻辑框图。【具体实施方式】 为了使当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产品结构参数化设计的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、定义产品结构设计需要优化的参数和优化目标；S2、建立产品结构的三维参数化模型，所述三维参数化模型中包括所述需要优化的参数；S3、根据所述需要优化的参数，建立产品结构的优化组合空间；S4、利用所述三维参数化模型生成所述产品结构的优化组合空间中的所有三维设计模型；S5、编写计算流体力学分析的批处理命令集，以批处理方式建立与优化组合空间中的所有三维设计模型相对应的计算流体力学分析模型；S6、利用高性能计算机对各个计算流体力学分析模型逐一进行分析计算，输出所有三维设计模型的优化目标计算结果；S7、比对所有三维设计模型的优化目标计算结果，筛选出最佳的三维设计模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：都政，陈胜祥，熊超超，陈远磊，徐颖俊，周志平，罗文龙，靳绍巍，赵晓惠，
申请(专利权)人：国家超级计算深圳中心深圳云计算中心，深圳云计算中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44