[发明专利]桥梁抗风气动外形自动优化方法

权利要求书

1.桥梁抗风气动外形自动优化方法，其特征在于，包括：

S1：建立待计算的桥梁抗风初始外形网格数值模型，选取多个优化设计变量及设置网格数值模型的参数化数据；

S2：确定每个优化设计变量的取值范围，基于数论选点方法，生成代表点集样本数据，以划分和筛选网格节点，在优化设计软件平台中对优化设计变量参数进行DOE试验设计，以筛选优化设计变量参数；

S3：采用自适应网格变形方法优化网格节点疏密排布，然后获得作为桥梁抗风气动外形控制点的网格节点，以及使每个控制点周围具有互不重复的控制体积以划分桥梁抗风气动外形计算域，再通过控制点完成网格数值模型的网格自动体积变形，并输出变形后的网格数值模型备用；

S4：将基于深度学习方式训练好的代理模型作为替代仿真模拟器，以近似模拟S3中变形后的网格数值模型，向代理模型输入变形后的桥梁外形设计变量实参，以输出对应的桥梁外形的气动性能评价指标值；

S5：基于多目标优化算法，以代表点集样本数据为约束集，以S4中输出的性能评价指标值为目标函数收敛的值，进行桥梁气动外形自动设计优化，获得最优解。

2.根据权利要求1所述桥梁抗风气动外形自动优化方法，其特征在于，所述步骤S1中初始的优化设计变量的选择取决于桥梁抗风气动外形的类型以及相应的气动抑振结构，所述桥梁抗风气动外形的类型包括整体式箱形截面、分体式箱形截面、边箱梁截面、π形截面、钢桁梁截面，所述气动抑振结构包括风嘴、整流罩、导流板、中央稳定板、抑流板。

3.根据权利要求2所述桥梁抗风气动外形自动优化方法，其特征在于，当桥梁抗风气动外形的类型选择为箱形截面，气动抑振结构选择为风嘴，则初始的优化设计变量包括箱形截面高度和宽度、翼缘的宽度和高度、风嘴形状参数、风嘴为连续或是间断布置，以及风嘴间断布置时的位置。

4.根据权利要求1所述桥梁抗风气动外形自动优化方法，其特征在于，所述步骤S2中采用的数论选点方法为拉丁超立方方法抽样选点；所述DOE试验设计在UniXDE软件平台上进行。

5.根据权利要求1所述桥梁抗风气动外形自动优化方法，其特征在于，所述步骤S3中，自适应网格变形方法采用Sculptor网格变形软件平台实现。

6.根据权利要求1所述桥梁抗风气动外形自动优化方法，其特征在于，所述步骤S4中的代理模型具体训练方式如下：

在Fluent软件平台上构建CFD仿真模型，并开展桥梁气动动力分析；

根据各种组合的设计变量优化参数模拟相应的各种S3中输出变形后的网格数值模型，再进行CFD快速求解，获得足量的输入输出数据，以训练S4中的代理模型。

7.根据权利要求6所述桥梁抗风气动外形自动优化方法，其特征在于，所述代理模型计算输出性能评价指标值后，再进行误差分析判定，当误差值超过给定限值时，则重新调整网格变形，通过迭代计算，直至误差值小于给定限值。

8.根据权利要求1所述桥梁抗风气动外形自动优化方法，其特征在于，所述步骤S5中的最优解为全域最优解。