定义优化目标和约束

拓扑优化的目标是最大限度降低入口边界（高压）和出口边界（低压）之间的压降。

此目标伴随着一项约束：拓扑优化域中的固体材料分数必须小于 65%。

使用伴随成本函数定义压降目标。成本函数由伴随求解器求解。

流体体积与固体体积的比率是一个内置的约束，建议始终与任何用户自定义的约束一起应用。体积比约束决定拓扑的紧密度。

拓扑优化求解器中的惩罚参数确定求解器强制执行约束的严格程度。在本模拟中，使用默认的动态惩罚更新方法。此方法会在优化过程中自动调整惩罚参数，从而逐步强制约束。初始罚因子较大可能导致约束超调，因此逐渐增大罚因子有助于改善收敛。

要定义优化目标和约束：
  1. 创建报告，计算入口和出口之间的压降：
    1. 右键单击报告节点，然后选择新建 > 流 / 能量 > 压降。
    2. 将压降 1 节点重命名为压降。
    3. 选择压降节点，然后设置下列属性：
      属性设置
      高压区域 > 入口 > 入口
      低压区域 > 出口 > 出口
  2. 创建报告，跟踪固体体积比：
    1. 右键单击报告节点，然后选择新建 > 度量 > 体积平均。
    2. 将体积平均 1 节点重命名为流体体积比。
    3. 选择流体体积比节点，然后设置下列属性：
      属性设置
      场函数材料指示器
      部件区域 > 拓扑优化域
    4. 再次右键单击报告节点，然后选择新建 > 用户 > 表达式。
    5. 将表达式 1 节点重命名为固体体积比。
    6. 选择固体体积比节点，然后将定义设为 1-${流体体积比}。
  3. 要为当前的优化循环计数器创建报告，右键单击报告节点，然后选择新建 > 系统 > 优化迭代。
  4. 稍后要在绘图和停止准则中使用这些报告，多选压降、固体体积比和优化迭代节点，右键单击一个选中的节点，然后选择根据报告创建监视器。
  5. 创建压降成本函数：
    1. 右键单击求解器 > 伴随 > 伴随成本函数节点，然后选择新建。
    2. 将报告节点重命名为压降成本函数。
    3. 选择压降成本函数节点，然后将报告设为压降。
  6. 创建压降目标以及体积比约束：
    1. 选择求解器 > 拓扑优化节点，然后将目标设为压降成本函数
    2. 右键单击求解器 > 拓扑优化 > 约束节点，然后选择新建 > 体积比约束。
    3. 选择体积比约束节点，然后设置下列属性：
      属性 设置
      许用值 0.65
      相位 固相
      惩罚更新模式 动态

      动态惩罚更新方法会为选定拓扑优化约束激活体积比约束下的相应动态惩罚更新节点。在本教程中，动态惩罚更新属性的默认值即可满足需求。

  7. 创建报告以监视惩罚参数：
    1. 右键单击报告节点，选择新建 > 优化 > 约束罚因子，然后将约束设为体积比约束。
    2. 右键单击约束罚因子节点并选择根据报告创建监视器和绘图。
    3. 选择绘图 > 约束罚因子监视器绘图 > 约束罚因子监视器 > 底轴数据节点，然后将监视器设为优化迭代监视器。
  8. 保存模拟。