阀门设计与优化“，

阀门是通过打开、关闭或部分阻塞各种通道来控制、引导或调节流体流动的装置。在开启的阀门中，流体沿压力从高到低的方向流动。阀门优化的主要目标通常是在指定的压降下提高通过阀门的流量，通常表示为所谓的流量系数或流量因子，是允许流体流动效率的相对度量。

案例:SimericsMP+阀门优化

以下部分介绍了使用CAESES结合SimericsMP+作为CFD求解器进行阀门优化工作流程的优化研究。本次研究的对象是来自外交运动解决方案公司的一个四通滑阀，它是一个带有电磁阀或液压控制的先导操作分配器。特别是，为了在施加的压降为5bar时获得最大的质量通量，对阀门的两个端口的形状进行了优化。为了优化目的，该阀门采用固定的阀芯位置进行模拟，只有阀芯端口P和a(下图中蓝色部分)通过阀芯端口凹槽(下图中绿色部分)连接，这是典型的操作条件。

几何变化设置

受影响的端口从原始CAD模型中删除，并替换为在CAESES中参数化的几何部件。对于这两个考虑的端口，选择相同的9个参数作为自由变量进行优化。这些参数控制了端口内部通道的不同形式特征的形状。下面的动画演示了各个参数对几何模型的影响。

SimericsMP +自动化

SimericsMP+使用CAESES软件连接器进行集成，用于分析生成的几何变量。几何图形以STL Extract Colors格式导出，其中在CAESES中为部分几何图形定义的每种颜色都导出到单独的STL文件中。这使得SimericsMP+可以轻松地识别边界补丁，并保持相关设置的结合性(例如网格设置或边界条件)，允许自动网格再生。模拟设置在SimericsMP+用户界面中执行一次，并保存在*。spro文件，随后由CAESES为每个变体导出。

在结果端，导入一个包含完整流场的Ensight Gold文件，以及一个包含集成值的时间历史的文本文件。后者用于提取优化目标，即流量。

优化过程及结果

整个优化过程分为三个阶段。在第一步中，进行了包含两个端口(a)之一的所有9个参数的初步DoE，并进行了100个设计变体。在此基础上，确定了4个影响最大的参数，即与目标函数相关性最强的参数(箱体旋转、箱体位移、外径和底角半径)，并选择了第二个DoE。在这里，所选参数应用于两个端口(A和P)，并分析了90个设计。最后，在最后一步中，从前一DoE的最佳设计和相同的参数组出发，再加上50个设计，进行局部优化。

与基准设计相比，该过程最后的优化设计表明，质量流量提高了约9%，其中DoE阶段贡献了7%，最终的局部优化额外贡献了2%。虽然不是严格的约束，但在优化过程中监测了端口的体积，但所有考虑的变量都在可容忍的范围内。在那不勒斯大学工业工程系进行的实验测试证实了优化结果。同样值得注意的是，该设计之前已经由工业工程部门通过手动迭代过程进行了优化，得到了类似的结果，尽管在几个月的时间框架内，而使用CAESES执行的自动化过程只需几天。