本文原刊登于Ansys.com：《Optimize CFD Simulations With Just a Click》
作者：David Schneider | Ansys首席产品经理
编辑整理：姚翔 | Ansys高级应用工程师
计算流体力学（CFD）专家精通流体力学、数值分析和数据结构。他们经常需要分析流体流动的不同属性，如温度、压力、速度和密度，然后将这些分析结果用于解决航空航天、汽车、能源和医疗等各个行业的工程挑战。尽管CFD专家精通流体领域，但他们通常并非优化专家，这迫使他们在有优化需求时寻求外部帮助或相关软件。
好消息是，最新版Ansys Fluent CFD软件提供来自Ansys optiSLang流程集成和设计优化软件的内置功能，从而消除了这一障碍。现在CFD专家可以继续使用他们最熟悉的软件，同时只需点击一下鼠标即可优化仿真。人工智能（AI）和机器学习（ML）算法，包括一键优化器（OCO）和自适应最佳预测元模型（AMOP）工具，使CFD专家能够轻松高效地尝试优化。我们来了解一下这些优化功能如何增强Fluent仿真体验。
计算流体力学（CFD）专家现在可以直接在Ansys Fluent CFD软件中优化仿真
让算法为您完成工作
降阶模型（ROM）是optiSLang软件的一项关键功能，可实现元建模。简单地说，元模型是基于模型抽象的模型，而optiSLang软件可构建元模型，以实现快速反馈和鲁棒性设计分析。
工程师通常需要运行大量仿真以开展如优化等参数化研究。但是，optiSLang软件中的算法可指导仿真，从而以更高的效率支持更轻松、更快速的优化。此外，这些算法有助于获得更深入的设计分析，包括参数影响、相关性和输出选择。
AMOP由最佳预测元模型（MOP）构建而成，后者是optiSLang软件中的一种自动机器学习（AutoML）算法，可用于找到最佳元建模方法并完成其设置准备工作。顾名思义，自适应最佳预测元模型（AMOP）是自适应的。这意味着在初始实验设计（DOE）后，AMOP会自动为输出创建MOP。AMOP可以通过元建模定位高敏感度区域，以及确定在哪些区域可以通过增加新的观测点来提高模型质量。根据该分析结果，AMOP会自动运行新的仿真，以供未来的设计迭代使用。通过这种方式，AMOP在需要的地方重新定义DOE，以实现最佳元模型质量，从而减少手动输入和仿真次数。
自适应最佳预测元模型（AMOP）算法将值搜索功能集中在最相关的参数上，从而加快仿真速度并提高效率
同样，OCO采用MOP理念不仅是为了选择最佳元模型，还可以选择最佳优化方法。就像MOP的元模型筛选规则一样，OCO会将多种优化策略相互对比，以确定最优的方案。
因此，CFD工程师和设计人员无需丰富的AI/ML知识或任何优化专业知识，即可使用AMOP或OCO；他们也无需离开Fluent平台，即可从自动化优化和参数化中受益。
可轻松访问的优化功能
OCO和AMOP是optiSLang软件中最为广泛使用和最受欢迎的两种算法，现在两者都可以直接在Fluent软件中使用。只需单击“Optimization Options”（优化选项）对话框，然后选择OCO或AMOP算法即可。如果选择OCO，只需输入一个设置：最大设计评估次数。输入该值后，只需单击“configure settings”（配置设置）。
您可以从Fluent平台轻松访问AMOP和一键优化器（OCO）算法
OCO会自动选择具有最合适设置的最佳优化算法。这是一种混合的代理模型辅助优化策略，使用MOP功能进行函数近似，以显著加快优化速度。
如果选择AMOP算法，操作几乎与OCO一样简单，只需额外增加一个步骤。对于AMOP，您需要输入最大样本数，然后在配置设置之前选择局部或全局细化。由于AMOP的自适应ML特性，它将通过使用多个参数组合来运行Fluent仿真，从而生成其余的数据。
如果选择局部细化，AMOP会针对那些元模型质量最有潜力提升的区域进行自适应调整，而全局细化更具探索性。如果选择全局细化，AMOP将添加新的设计点，直至达到一定水平的预测质量或超过最大计算次数为止。
顾名思义，OCO算法的主要优势在于：只需一个设置，即可一键优化
受益于优化带来的优势
OCO和AMOP的主要优势在于便利性。其他优势包括：
l 无需任何优化或AI/ML专业知识即可进行优化。所有操作都在后台完成。
l 支持AMOP函数，通过对代理模型或元模型使用响应面建模（RSM），只需更少的仿真，即可获得一组最佳参数。
l 通过自动算法选择最佳元模型和优化方法。
l 通过OCO对比、筛选优化方法，以确定理想的方法。
l 使用AMOP和OCO可加速Fluent CFD的前处理和后处理工作流程。
l 利用更高的准确性和更快的设置改进CFD多相流建模。
l 如果需要进行更深入的分析，可以更快地访问完整的optiSLang软件。
Ansys的其他旗舰产品也可提供AMOP和OCO optiSLang软件算法，包括Ansys Workbench仿真集成平台和Ansys Electronics Desktop（AEDT）电子系列产品套件。
