ACU-T：7010 HyperStudyを使用した形状の最適化

前提条件

このチュートリアルを実行する前に、入門チュートリアルをすでに完了し ACU-T：1000 HyperWorksユーザーインターフェース、HyperMesh、AcuSolve、およびHyperViewの基本を理解しているものとします。この解析を実行するには、ライセンス供与済みバージョンのHyperMeshとAcuSolveにアクセスできる必要があります。

このチュートリアルを実行する前に、HyperMesh_tutorial_inputs.zipを<Altair_installation_directory>\hwcfdsolvers\acusolve\win64\model_files\tutorials\AcuSolveから作業ディレクトリにコピーします。 ACU-T7010_HyperStudy.hm HyperMesh_tutorial_inputs.zipから

HyperMeshデータベース（.hm ファイル）には、メッシュとジオメトリが含まれています。このチュートリアルには、ジオメトリのインポートおよびメッシュ生成に関する手順は含まれていません。

問題の説明

この問題の形状は、ベース形状として真円の断面を持つ単純な管流路で構成されています。入口から水が0.0003kg/sの流量で流入します。出口は、相対圧力がゼロの標準圧力出口です。流路の壁はすべりのない壁です。

ここでの目的は、管形状の変化が及ぼす影響によって入口と出口の間で圧力低下を生じさせることです。ベースラインシミュレーションの実行後に、DOEスタディを実行して、管形状の変化が入口と出口の間の圧力低下に与える影響を解析します。その目的は単に、AcuSolveをHyperMeshおよびHyperStudyと併用して実行できるさまざまなタイプのスタディの1つを例示することです。


図 1.

HyperMeshモデルデータベースを開く

  1. HyperMesh Desktopを起動し、AcuSolveのユーザープロファイルを読み込みます。
    User ProfilesからAcuSolveを選択する方法については、HyperMeshの入門チュートリアルACU-T：1000 HyperWorksユーザーインターフェースをご参照ください。
  2. 標準ツールバーのOpen Modelアイコン をクリックします。
    Open Modelダイアログが開きます。
  3. モデルファイルの保存先ディレクトリを参照します。HyperMeshファイルのACU-T7010_HyperStudy.hmを選択してOpenをクリックします。
  4. File > Save Asをクリックします。
    Save Model Asダイアログが開きます。
  5. 名前をPipe_HyperStudyとして新しいディレクトリを作成し、このディレクトリへ移動します。
    このディレクトリが作業ディレクトリになり、シミュレーションに関連するすべてのファイルがこの場所に保存されます。
  6. データベースのファイル名としてPipe_HyperStudyと入力するか、別の名前を入力します。
  7. 保存をクリックしてデータベースを作成します。

境界条件の指定

このシミュレーションでは、一般的なシミュレーションパラメータとソルバー設定を行います。

デフォルトでは、すべてのコンポーネントは、壁境界条件に含まれます。この手順では、それらを適切な境界条件に変更し、流体ボリュームに材料特性を割り当てます。

  1. ソルバーブラウザで12.Surfaces > WALLの順に拡張表示します。
  2. Fluidをクリックします。エンティティエディターで、
    1. TypeをFLUIDに変更します。
    2. MaterialをAir_HMに設定します。


    図 2.
  3. Inflowをクリックします。エンティティエディターで、
    1. TypeをINFLOWに変更します。
    2. Inflow typeをMass fluxに変更します。
    3. Mass fluxを0.0003kg/secに設定します。


    図 3.
  4. Outflowをクリックします。エンティティエディターで、TypeをOUTLFOWに変更し、他のオプションはすべてデフォルトのままとします。


    図 4.
  5. Wallをクリックします。エンティティエディターで、TypeがWALLに設定されていることを確認します。


    図 5.
  6. モデルを保存します。

最適化パラメータの設定

モーフ形状の作成とエクスポート

  1. パネル領域でHyperMorphをクリックしてmorph volumesを選択します。
  2. createサブパネルでelemsコレクターをクリックし、allを選択します。
  3. createをクリックします。
    新しいモーフボリュームが作成されます。


    図 6.
  4. split/combineサブパネルに移動します。パネル領域で、オプションを# of splitsに切り替え、3に設定します。


    図 7.
  5. グラフィックス領域で、下図に示しているエッジを選択します。


    図 8.
  6. パネル領域でsplitをクリックします。
    モーフボリュームが複数の小さいボリュームに分割されます。


    図 9.
  7. パネル領域で、update edgesサブパネルに移動します。1つ目の矢印をクリックし、update endsを選択します。次に2つ目の矢印をクリックし、by mvolsを選択します。最後に、右側の下向き矢印をクリックし、main-secondaryを選択します。


    図 10.
  8. main morphvolmesコレクターをアクティブにし、下図の外側の2つのモーフボリュームを選択します。その後、secondary morphvolumesをアクティブにし、内側の2つのモーフボリュームを選択します。


    図 11.
  9. 上記の順序で各ボリュームを選択した後、updateをクリックします。
    ボリュームのエッジが、以下の図のように表示されます。


    図 12.
  10. returnをクリックし、HyperMorphパネルに移動します。パネル領域でmorphを選択してからmove handlesサブパネルを選択します。このパネルで、
    1. 2つ目の矢印をクリックし、この矢印をinteractiveからtranslateに変更します。
    2. その下で、矢印をクリックしてalong vectorを選択します。
    3. その下で、方向セレクターをy-axisに設定します。
    4. dist=欄に、0.01と入力します。


    図 13.
  11. handlesコレクターをアクティブにして、以下の図に示す中央の4つのハンドルを選択します。


    図 14.
  12. パネル領域でmorphをクリックします。
    グリッドがモーフィングされます。


    図 15.
  13. save shapeサブパネルに移動します。このパネルで、
    1. name欄をshape_1に設定します。
    2. 2行目でセレクターをas node perturbationsに設定します。
    3. saveをクリックします。
    4. “Save perturbations for nodes at global and morph volume handles?”という質問にYesを選択します。
    モデルブラウザに、Shapesという名前の新しいフォルダが作成されます。保存された形状の表示と非表示を切り替えるには、shape_1を右クリックして該当するオプションを選択します。
  14. undo allをクリックしてからreturnをクリックし、パネルを終了します。
  15. Utility Menuに移動します。
    ユーティリティメニューが表示されない場合は、メニューバーのViewをクリックし、ドロップダウンからBrowsers > HyperMesh > Utilityの順に選択します。
  16. ユーティリティメニューでDispをクリックし、Clear Temp Nodesをクリックしてモデル内の一時節点をすべて削除します。

設計変数の定義

  1. メニューバーのDesign Studyをクリックし、ドロップダウンからDefine DVを選択します。
  2. パネル領域のdesvarサブパネルで、desvar=欄に名前としてbendと入力します。
  3. shape=欄をクリックし、shape_1を選択します。
  4. createをクリックし、‘bend’という名前の設計変数を作成します。


    図 16.
  5. returnをクリックしてパネルを終了します。
  6. モデルを保存します。

HyperStudyを使用したDOEスタディの開始

公称実行の開始

  1. CFDツールバーの をクリックします。
    HyperStudy Job Launcherダイアログ。
  2. オプション: 解析時間を短縮するには、使用可能なプロセッサの数に応じて、使用するプロセッサの数に大きい値（4または8）を設定します。
  3. SolverがAcuSolveに設定されていることを確認します。
  4. Define Responsesテーブルで次のように選択し、形状変化が原因で流入において生じる圧力変化を明らかにします。
    1. ResponsesをPressureに設定します。
    2. ComponentsをInflowに設定します。
  5. Launch HyperStudy without nominal runとExport optionsが両方ともチェックされていないことを確認します。
  6. Launchをクリックします。


    図 17.
  7. 表示されるプロンプトでYesをクリックします。
公称実行が開始され、AcuTailウィンドウとAcuProbeウィンドウが自動的に開きます。公称実行が完了したら、HyperStudyウィンドウが開きます。

HyperStudyウィンドウで、Explorerメニューから各セットアップをクリックすることでステップごとにチェックし、すべてが適切に定義されたことを確認します。

DOEスタディの実行

  1. Explorer ウィンドウ内のStudy 1を右クリックし、Add を選択します。


    図 18.
  2. Add – Altair HyperStudyダイアログでDOEを選択し、OKをクリックします。
    DOE 1という名前の新規スタディが作成され、Explorer内に表示されます。
  3. Explorerで、DOE 1の下のSpecificationsをクリックします。
  4. 作業領域でShow more…オプションを拡張表示し、ModeをFull Factorialに設定します。


    図 19.
  5. Levelsタブをクリックし、レベル数を5に設定して、Applyをクリックします。


    図 20.
  6. Explorerで、DOE 1の下のEvaluateをクリックします。
    スタディを実行するために使用されるテーブルが表示され、行われるすべての実行（1～5）が表示されます。


    図 21.
  7. 作業領域の下部にあるEvaluate Tasksをクリックします。
    実行が進行するにつれて、作業領域のテーブル内で各実行のステータスが更新されます。
  8. すべての実行が完了したら、Evaluation Dataタブをクリックします。
    テーブルには、設計変数用に使用される値のリストと、対応する応答変数（流入圧力）の値が表示されます。


    図 22.
  9. 上記のテーブルをプロットとして表示するには、Evaluation Plotタブをクリックします。
  10. チャネルセレクターで選択して、応答変数（流入圧力）の値をプロットします。


    図 23.

    ラベルをbendに切り替えることで、設計変数のリストをプロットすることもできます。

HyperViewによる結果のポスト処理

HyperViewインターフェースへの切り替えと、AcuSolveのモデルと結果の読み込み

  1. HyperMesh Desktopウィンドウで、グラフィックスウィンドウの左下隅にあるClientSelectorドロップダウンをクリックします。


    図 24.
  2. リストから、HyperViewを選択します。
  3. 表示されるポップアップダイアログで、Yesをクリックします。
    インターフェースがHyperViewに変更されます。

    HyperViewを読み込むと、デフォルトでLoad model and resultsパネルが開きます。このパネルが表示されない場合は、File > Open > Modelの順にクリックします。

  4. Load model and resultsパネルで、Load modelの隣にある をクリックします。
  5. Load Model Fileダイアログで作業ディレクトリに移動し、さらに…\approaches\doe_1\run_00001\m_1\というディレクトリに移動します。Pipe_HyperStudy.1.Logファイルを選択します。
  6. Openをクリックします。
  7. パネル領域でApplyをクリックし、DOEスタディの最初の実行のモデルと結果を読み込みます。
    読み込むと、モデルが形状で色分けされます。

断面上の圧力コンターの作成

この手順では、Z軸上の切断面上の圧力のコンタープロットを作成します。
  1. Resultsツールバーで をクリックしてContourパネルを開きます。
  2. パネル領域で、Result typeをPressure (s)に変更します。
  3. Applyをクリックして圧力コンタープロットを作成します。
  4. HV-DisplayツールバーのSection cutアイコン をクリックします。
  5. パネル領域で、Addをクリックして、Section 1という名前の新しい切断面を作成します。
  6. Define planeセクションで、軸をZ Axisに設定し、Applyをクリックします。
  7. BaseのZ座標を0に設定し、Enterキーを押します。
  8. Gridlineをクリックします。Gridline Optionsダイアログで、Grid lineの下のShowチェックボックスを非アクティブにして、OKをクリックします。


    図 25.
  9. Standard Viewsツールバーの をクリックすることで、xy平面を正面から見た表示にします。


    図 26. 実行1
  10. 上記の手順を繰り返し、それぞれのログファイルを使用して個々の実行の圧力コンタープロットを作成します。


    図 27. 実行2


    図 28. 実行3


    図 29. 実行4


    図 30. 実行5

要約

このチュートリアルでは、HyperMesh、AcuSolve、HyperStudy、およびHyperViewというAltair製品を使用してDOEスタディを実行する方法を紹介しました。まずHyperMeshデータベースをインポートしてから、AcuSolveのシミュレーションパラメータを設定し、HyperMorphを使用してモーフ形状を作成しました。次に、設計変数を設定し、これにモーフ形状をリンクしました。さらに、DOEスタディの設定を進めました。結果が得られたら、HyperViewを使用してその結果を処理しました。