几何灵敏度

几何灵敏度网格生成器可用于计算和可视化 3D-CAD 模型或 CAD 客户端模型对特定形状参数调整的灵敏度。网格生成器将偏置应用于指定参数，并使用有限差分逼近来计算表面对其上每个面的参数更改的灵敏度。

在基于梯度的优化研究（请参见设置基于梯度（灵敏度）的优化研究）中，Simcenter STAR-CCM+ 将几何灵敏度与伴随灵敏度相结合，以优化一组几何参数。优化的目标是特定的工程目标，例如最小化或最大化相关物理量。灵敏度为优化算法提供风向标，有助于减少研究达到优化设计所需的评估数量。
  1. 确定要优化的几何特征，然后在自动化 > 参数节点下创建相应的全局参数。
    注几何灵敏度网格生成器需要全局参数。
在 3D-CAD 中，可以通过表达式直接在几何特征的定义中使用这些全局参数。或者，可以将全局参数链接到现有设计参数。对于从 Simcenter STAR-CCM+ CAD 客户端导入的 CAD 模型，可以将全局参数链接到导入的 CAD 参数。
  1. 要将从 CAD 客户端导入的参数（CAD 参数）或从 3D-CAD 获取的参数（设计参数）链接到全局参数：
    1. 将 CAD 参数或设计参数的值复制到全局参数的值。
    2. 使用表达式，将 CAD 参数或设计参数的值设为全局参数的名称。


    定义全局参数时，确保指定正确的单位。几何灵敏度网格生成器使用指定单位来定义参数调整的步长。
  2. 创建新的自动网格操作。
  3. 右键单击操作 > 自动网格，然后选取选择网格生成器。
  4. 在选择对象对话框内，选择表面重构。然后，从可选表面网格生成器中选择几何灵敏度。

    几何灵敏度网格生成器与并发网格生成器执行模式不兼容（请参见几何灵敏度）。

  5. 选择默认控制 > 几何灵敏度节点，然后设置以下属性：
    • 参数
    • 相对步长
    • 最小步长


    相对步长是一个非量纲参数，它不同于最小步长，最小步长是一个绝对值。每个参数的步长是独立计算的，并考虑特定参数中定义的单位。执行时，网格生成器将偏置应用于几何参数。应用的偏置等于相对步长或最小步长产生的最大偏置。例如，如果最小步长大于相对步长，则由最小步长定义偏置。

    要获得精确的几何体灵敏度分析，设置属性以确保在重构表面上原始单元大小的 2% 到 25% 之间扰动几何体。优化属性时，请记住参数大小的更改不是移动几何体的距离。优化这些属性可防止每个步长的结果越来越不准确，并降低离散化或网格化错误的可能性。总体步长取决于几何体和参数定义。有关更多信息，请参见几何灵敏度属性。

    运行网格生成器之前，可以检查为每个参数计算的步长是否合适。要预览步长和偏置：

  6. 右键单击网格生成器 > 几何灵敏度节点，然后选择打印步长。
    网格生成器使用正偏置和负偏置来确定几何体的灵敏度。

  7. 右键单击操作 > 自动网格节点，然后选择执行面网格生成器。
    执行时，几何灵敏度网格生成器将计算的正偏置和负偏置应用于指定参数，然后使用有限差分逼近来计算几何灵敏度。此过程可能会导致某些操作过时，因为几何灵敏度操作仅会自动重新执行它所依赖的上游操作。

    为了提高模拟性能，将几何灵敏度网格生成器与适用于 NX、Creo 和 CATIA 的 Simcenter STAR-CCM+ 客户端一起使用时，将在整个网格生成器执行过程中保持 CAD 客户端服务器与模拟服务器之间的连接。CAD 客户端服务器与模拟服务器之间的连接在执行几何灵敏度网格生成器的同时处于打开状态，并在灵敏度计算完成后立即终止。

可以在标量或矢量场景中可视化计算的灵敏度场。为此，Simcenter STAR-CCM+ 为每个参数创建单独的灵敏度场函数。要可视化给定参数的灵敏度：
  1. 创建标量场景或矢量场景。
  2. 在场景中，将标量场或矢量场设为位置灵敏度 w.r.t[参数]。
  3. 在显示器中，将表示设为[自动网格].网格重构