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人工智能在使用AI算法的CAE :自动网格加密中的应用 智能自动中生成新网格
2025-05-15 05:29:45
摘要:场景说明:电磁仿真软件HFSS的人工计算流程如下:1 对几何初始划分网格,调用求解器计算;2 返回计算结果;3 按照一定规则对某些地方进行网格加密,智能自动中生成新网格;4 再计算,使用算法得到计算结果;5 达到...

场景说明:tXh

电磁仿真软件HFSS的网格计算流程如下:tXh

1.对几何图形进行初始网格划分,并调用求解器进行计算;tXh

2.返回计算结果;tXh

3.按照一定的加密规则对某些地方的网格进行加密,生成新的应用网格;tXh

4.重新计算得到计算结果;tXh

5.达到收敛标准,否则重复步骤3;tXh

然后详细介绍了HFSS自适应网格加密算法的人工底层细节。tXh

用过HFSS的智能自动中工程师都知道,HFSS采用四面体网格,使用算法网格的网格大小直接影响计算时间。HFSS运行一次求解器非常耗时。加密对于中型车型,应用可以短至几个小时,人工也可以长达几天。智能自动中在这个计算过程中,使用算法有相当多的时间花费在网格加密上,这是一个反复调用求解器(多次运行求解器)的过程。随着网格的不断加密,运行一次求解器需要的时间会越来越多(网格数量随着网格大小的减小呈指数级增长)。tXh

问题的提出:tXh

其他CAE/CFD模拟软件流程类似。网格初始划分时,有没有自动加密网格的方法?答案是肯定的,这在上一篇文章中已经介绍过了,见附录,但是这种方法仍然有很多局限性。随着AI技术的发展,AI的计算能力和准确率都有了很大的提升(很多AI算法都是几十年前提出的,但近年来生态环境得到改善,研究门槛降低,更多项目落地。很多以前只能在实验室里用的东西,现在可以工业化应用了)。AI技术可以用来自动划分网格吗?本文对此进行了一些研究和探讨。tXh

解决思路:tXh

还是以HFSS为例,网格加密区域通常是金属、港口、PEC等区域。我们将这些区域的最终网格大小作为输入数据,计算结果作为输出数据。通过神经网络建立训练过程。在此过程中需要考虑的几个问题:tXh

1.训练需要有足够的样本;在HFSS,通过参数化建立最简单的几何图形,并在设置端口和边界后生成计算结果。然后,通过修改几何参数,生成足够的样本数据。这个过程可以用HFSS提供的VB脚本来实现。tXh

2.经过足够的样本训练后,利用神经网络建立深度学习模型,并建立模型的输出规则。tXh

3.验证规则:仍然使用开始时建立的简单几何体,修改参数,并使用训练结果为几何体设置网格参数(在HFSS,您可以为某个几何体手动设置网格参数)。tXh

4.将人工智能分割参数与HFSS迭代网格分割效果进行比较。tXh

如果人工智能微分的网格结果接近HFSS最终的网格结果,说明人工智能算法是非常成功的。AI自动生成网格的优势在于,对于大多数EDA几何图形,拓扑结构通常不会改变(不同厂商的PCB板不会改变连接器的形状,但尺寸不同),这大大降低了AI算法对训练样本的要求。一旦训练成功,以后可以模拟类似的问题,网格可以一次划分到位,即求解器只需要调用一次。这种效果是HFSS工程师的梦想,因为很多时候,HFSS工程师只能坐在那里等待计算结果。tXh

后话tXh

当然,通过人工智能图形识别等技术,可以自动识别Port(这种识别与一般的特征提取有本质区别),可以设置PEC,工程师只需要把几何丢进HFSS,后面会单独讨论。总之,人工智能已成为未来技术领域的发展趋势,并已体现在国家科技战略规划中。目前,人工智能已逐步登陆图形图像识别、无人驾驶、智慧城市、智能家居等领域。可以预见,人工智能也将应用于CAE/EDA/CFD等领域。FasPlatform作为数值计算的研发平台,未来还将整合人工智能相关算法和应用。tXh

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