ModeFrontier
關注創(chuàng)建者：黃圣杰 創(chuàng)建時間：2015-08-04
ModeFrontier的視頻教程
優(yōu)化軟件modeFRONTIER優(yōu)化氣道流程介紹
基于modeFRONTIER的發(fā)動機流動相關優(yōu)化解決方案 適用人群：主要是面向?qū)獾馈⑷紵摇⑦M排氣系統(tǒng)、水套等發(fā)動機相關內(nèi)部流動優(yōu)化設計感興趣的設計和仿真工程師。
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前沿技術！大數(shù)據(jù)分析及人工智能在優(yōu)化軟件中的應用
大數(shù)據(jù)分析及人工智能在優(yōu)化軟件中的應用：modeFRONTIER 適用人群：主要是面向?qū)Υ髷?shù)據(jù)分析和人工智能技術及其應用感興趣的設計和仿真工程師。
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通往數(shù)字孿生之路——如何高效、快速搭建數(shù)字孿生的平臺方案
本次直播將介紹數(shù)字孿生的具體概念、應用場景、核心技術及構(gòu)建方案，基于部分軟件——如多學科仿真軟件ANSYS、優(yōu)化軟件modeFRONTIER等——提供搭建數(shù)字孿生的平臺方案，介紹各軟件在平臺中的定位及其功能實現(xiàn)，最后將介紹數(shù)字孿生方面的一些前沿工程案例。
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ModeFrontier的實例教程
這就是為什么我們選擇modeFRONTIER：因為其優(yōu)化和穩(wěn)健性分析的能力”，Henniges汽車CAE技術專家盛凡（音譯）說。展望未來，Ogilvile說：“modeFRONTIER幫助我們使設計質(zhì)量明顯改善；沒有modeFRONTIER，將只能根據(jù)以往的經(jīng)驗進行試驗和試錯。”
一.直觀易懂的圖形用戶界面
modeFRONTIER的圖形用戶界面簡單明了，降低了設計優(yōu)化時的語言障礙。操作手冊、在線幫助的內(nèi)容也非常充實，直觀易懂的的優(yōu)化工作流程搭建。modeFRONTIER具有自動報告功能，方便地選擇輸出一覽表、圖表（ html、pdf、rtf ）。另外，也可以基于WEB或第三方軟件批處理以XML形式輸出，此外，圖形用戶界面的認證和自動分析認優(yōu)化認證證是分別進行管理的，可以憑單一認證實現(xiàn)多用戶使用。
二.搭載豐富的直接接口
為了從仿真軟件輸入輸出文件提取參數(shù)，modeFRONTIER通用的解析規(guī)則是通過文本文件方式和CAE軟件集成，這樣的集成操作方式有時候會非常困難，造成意想不到的麻煩，moFRONTIER軟件商和第三方CAD/CAE軟件商建立了良好的合作關系，提供了眾多CAD/CAE, Excel,matlab 直接接口。
三.簡單構(gòu)筑并行計算環(huán)境
網(wǎng)格計算采用GridGain開源的網(wǎng)格計算框架，取代了以往的NQS(網(wǎng)絡排隊系統(tǒng))，提供任務分布執(zhí)行環(huán)境，縮短優(yōu)化計算所需的時間，平衡各PC運算負荷。modeFRONTIER v4.2.1僅支持UGS NX和LabVIEW節(jié)點接口，其他的節(jié)點接口在今后版本中依次追加。
另外，在使用modeFRONTIER集成不同CAD/Mesher/CAE軟件時候，modeFRONTIER通過使用“節(jié)點排隊”運算機制，也能合理的優(yōu)化計算資源成本。
四.活用實驗數(shù)據(jù)的虛擬優(yōu)化
modeFRONTIER強大的基于實驗設計的虛擬優(yōu)化，利用DATA WIZARD功能模塊即導入Excel中采用“宏命令”、“數(shù)據(jù)文件格式”、“其他交互圖表格式”保存的各種實驗數(shù)據(jù)到modeFRONTIER中進行優(yōu)化分析，也可利用這些實驗數(shù)據(jù)生成響應面來進行基于響應面的優(yōu)化分析。
展開 圖：模態(tài)分析模塊
modefrontier環(huán)境Nastran模塊設置參照《ModeFRONTIER聯(lián)合Nastran求解器仿真優(yōu)化流程》。
鏈接：【
ModeFRONTIER聯(lián)合Nastran求解器仿真優(yōu)化流程】
對于模態(tài)分析，需要考慮模態(tài)追蹤，關于模態(tài)追蹤的方法參照《META&Python在車身模態(tài)優(yōu)化分析中進行模態(tài)追蹤的應用》
鏈接：【META&Python在車身模態(tài)優(yōu)化分析中進行模態(tài)追蹤的應用】
圖：剛度分析模塊
圖：碰撞分析模塊
modefrontier環(huán)境lsdyna模塊設置參照《ModeFRONTIER聯(lián)合LSDYNA求解器仿真優(yōu)化流程》
鏈接：【
ModeFRONTIER聯(lián)合LSDYNA求解器仿真優(yōu)化流程】
圖：質(zhì)量模型模塊
由于不同學科的設計變量不一致，因此需要一個包含所有設計變量的模型用來統(tǒng)計質(zhì)量響應。本例中通過更新一個包含所有設計變量的模型獲得模型質(zhì)量。主要過程：通過更新設計變量進而更新模型求解文件，然后后臺調(diào)用ansa運行Python腳本獲得模型質(zhì)量，該方法可以在其他任何優(yōu)化類型中用于獲得模型質(zhì)量響應。當然，這個過程適合任何分析模型，包括剛強度、NVH和碰撞分析。
以上主要通過DeckMassInfo命令獲得模型質(zhì)量信息，通過后臺調(diào)用ansa運行Python腳本，會生成包含模型質(zhì)量數(shù)據(jù)的txt文件。
展開 “modeFRONTIER的工作流程可以幫助選擇最佳的設計方案，從而得到更輕的發(fā)動機。”
Manuel Nascimento Dias Barcelos，巴西利亞大學混合動力推進團隊領導人
解決方案
團隊考慮了影響混合發(fā)動機性能的關鍵參數(shù)：晶粒結(jié)構(gòu)、燃燒效率、氧化劑容器壓力、噴嘴結(jié)構(gòu)以及幾何結(jié)構(gòu)。通過modeFRONTIER特有的工具進行的兩步敏感性分析可以選出對設計約束以及優(yōu)化目標影響明顯的變量。這些關鍵因素被放到一起來建立一個工作流程，能夠保持混合動力推進系統(tǒng)的簡單性。這個自動框架驅(qū)動幾何結(jié)構(gòu)的自動搜索，在三種配置之下分別得到更多的減重。 “modeFRONTIER的工作流導航工具通過優(yōu)化過程幫助生成、評估和選擇設計方案，從而得到比以前研究的液體和固體發(fā)動機更輕的發(fā)動機。” Manuel Nascimento Dias，混合動力推進團體的領導人說。
modeFrontier的優(yōu)勢
modeFRONTIER使得混合推進劑發(fā)動機的設計工作得以流程化，該發(fā)動機基于液化燃料（固體石蠟）和兩種不同的氣體燃料：H2O2和自我加壓N2O。本案例中再入系統(tǒng)的預期質(zhì)量從22公斤到29公斤，低于以前提出的液體推進劑發(fā)動機或固體發(fā)動機。“在這項工作中討論的優(yōu)化過程可以被視為混合火箭推進系統(tǒng)前期設計的一個重要工具”，Manuel Nascimento Dias總結(jié)。
展開 有150個工程師參與了設計，modeFRONTIER幫助高馬力組找到了最佳的氣門正時，從而降低了燃料消耗。
挑戰(zhàn)
在設計活塞式發(fā)動機時，開啟和關閉進氣門和排氣閥的時間是影響燃油消耗/輸出功率比的重要參數(shù)。通常情況下，延遲排氣閥關閉（EVC）和提前進氣閥開啟時間會減少廢氣殘留，從而降低燃料消耗。對于16缸發(fā)動機這種復雜模型，康明斯設計師用GT Suite（氣閥和動力模塊）來模擬閥門性能和動力。
為了獲得最佳的發(fā)動機性能，需要根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、閥門和進氣道的幾何形狀和性能定義吸氣配置，并給出對應最佳的氣門正時和升程曲線。
解決方案
尋找最佳的閥門定時配置需要分兩步過程，首先，在modeFRONTIER中創(chuàng)建第一個工作流，用于校準過程自動化。modeFRONTIER會自動調(diào)節(jié)閥系參數(shù)來校正GT模型，以和測量到的推管負載吻合。
第二階段由第二個工作流組成，用來探索設計空間；開始用響應面算法，隨后用直接優(yōu)化算法NSGA及混合的方法來找出12個輸出參數(shù)的最佳值，這些參數(shù)表征了排氣與進氣凸輪的正時角度、容積效率和剎車燃油消耗（BSFC）。
“modeFRONTIER集成多個GT模型的能力非常優(yōu)秀”
Ambikapathy Naganathan，康明斯結(jié)構(gòu)與動力工程師
modeFRONTIER的優(yōu)勢
在每個項目階段，modeFRONTIER都被證明在減少設計周期和提高氣門系統(tǒng)性能方面高度可靠。從一開始，“它幫助大幅減少了校準GT模型的時間” Ambikapathy Naganathan（康明斯結(jié)構(gòu)和動力分析工程師）說，“modeFRONTIER集成多個GT模型及后處理工具的能力非常優(yōu)秀”。 Naganathan工程師又說：“實際上它幫助我們更有效地關聯(lián)那些GT模型，補充我們的內(nèi)部優(yōu)化工具，同時不同的分析師在不同的地方可以同時使用。”
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ModeFrontier的相關專題、標簽、搜索
ModeFrontier的最新內(nèi)容
以下是這些接口在不同優(yōu)化軟件中的使用設置方法：
Isight
LSOPT
Optimus
modefrontier
Heeds
HPC上沒給你配置Isight、optimus、heeds、modefrontier、lsopt、hyperstudy
然后，這些用于航空推進、航空聲學和應力分析的參數(shù)化模型被自動化到ESTECO modeFRONTIER模塊化MDAO工作流程中，并發(fā)布在VOLTA SPDM平臺上，準備執(zhí)行。
“Optimization of a low noise hydraulic piston pump,” Newsletter Engisoft Year 11 n°4, https://www.enginsoft.com/assets/pdf/specialissue/newsletter_modeFRONTIER.pdf
文章來源：Simcenter 1D 系統(tǒng)仿真
在Sunday株式會社的汽車空調(diào)業(yè)務中，我們引進了CFD軟件：Star-CD和CAO（計算機輔助優(yōu)化）軟件：modeFrontier（以下簡稱“Frontier”），作為實現(xiàn)這些目標的工具，并主要用于汽車空調(diào)系統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)。
本案例的冰箱壓縮機應用中，RecurDyn模型通過modeFRONTIER的算法進行調(diào)整，直至仿真的加速度與測量的加速度相匹配。
以下是這些接口在不同優(yōu)化軟件中的使用設置方法：
Isight
LSOPT
Optimus
modefrontier
Heeds
HPC上沒給你配置Isight、optimus、heeds、modefrontier、lsopt、hyperstudy
在Sunday株式會社的汽車空調(diào)業(yè)務中，我們引進了CFD軟件：Star-CD和CAO（計算機輔助優(yōu)化）軟件：modeFrontier（以下簡稱“Frontier”），作為實現(xiàn)這些目標的工具，并主要用于汽車空調(diào)系統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)。
應用多目標多學科優(yōu)化平臺modeFRONTIER，采用NSGA-II遺傳算法，以電控單體泵高速電磁閥開啟、關閉響應延遲時間作為目標建立多目標優(yōu)化模型。優(yōu)化結(jié)果顯示：關閉延遲時間減小了6% ，開啟延遲時間減小了17. 7% ，噴油壓力峰值增大0. 62MPa，有利于進一步提高循環(huán)噴油量控制的精確程度。
以上優(yōu)化流程同樣可以在Isight、optimus、modefrontier、heeds中進行，設置的過程可以參考公眾號以往的相關軟件操作案例。
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后續(xù)：MeshWorks軟件具有豐富的參數(shù)化功能，尤其是一些如本文所述的特色化參數(shù)化模型設置的功能，對于模型修改，參數(shù)化設置等可以極大提高工作效率和優(yōu)化效率。
Isight中搭建優(yōu)化流程
第四步：運行DOE優(yōu)化流程
第五步：結(jié)果后處理，創(chuàng)建響應面近似模型
總結(jié)：
MeshWorks不但可以和Isight聯(lián)合，和其他優(yōu)化軟件如Hyperstudy，Optimus，Ls-OPT，ModeFrontier
