多样性基准构型驱动的网格变形方法

摘要

因无需网格重剖分、操作简便等优势，网格变形方法被广泛应用于形状优化领域。但针对紧凑设计空间下的形状优化设计，传统单一基准构型驱动的网格变形方法易出现网格单元畸形、边界网格干涉等现象，进而导致网格变形失败，造成形状优化设计中断。针对上述挑战，提出了一种多样性基准构型驱动的网格变形方法。首先，在设计空间中构造多个基准构型，获得各自对应的网格模型；然后，选择网格模型边界节点作为控制点，基于径向基函数插值方法使各个基准构型向着同一目标形状进行独立地网格变形；此外，通过制定网格单元质量指标对各个基准构型变形后的网格模型进行网格质量检查，选择网格变形后网格质量最优的网格模型进行分析，并开展后续的形状优化设计，其中控制点位移为输入，分析得到的结构应力为输出；最后，通过二维轴对称涡轮盘算例开展方法验证，结果表明，相比传统网格变形方法，新方法的网格变形失败率降低了59%,减重幅度提高了46%,验证了新方法有助于降低网格变形失败率，保障结构在紧凑设计空间下的形状优化顺利实施。

关键词

网格变形 / 多样性基准构型 / 形状优化 / 紧凑设计空间 / 径向基函数

基金资助

国家重点研发计划资助项目(No.2022YFB3404700); 辽宁省人工智能领域科技重大专项资助项目(No.2023JH26/10100007)