flotherm教程热仿真软件Flotherm_8 2-练习题l__7

FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 1 练习题练习题 7: 响应面和优化响应面和优化 本练习通过指导用户完成如下任务，细化电子机箱模型： 1. 定义开孔位置和开孔率（free area ratio）的研究参数 2. 创建响应面，以确定最佳外形和理解设计的敏感性 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 本练习将研究改变进口通风位置和开孔率下热 性能的敏感性，为了非热设计方面的原因，我 们假定需要进一步减小开孔面积。 同时也注意到，模型采用了简化的主板和电源 模块，以加速求解，使求解时间控制在培训可 接受的范围内 ，并且，不影响我们研究详细 模型的参数和优化。 如果 Tutorial 6没有被导入，先要导入 （ Load） ，并另存为 Tutorial 7. 输入标题（Title）为“Optimize Venting” FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 2 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 我们首先要做的是将进风口的高度改为 50 mm，以减小空气流入的面积 首先，调整机箱（Chassis）的 High X壁面上 孔（Hole）的高度为 50 mm. 在项目管理（Project Manager）窗口中右击 HighX壁面上的孔（Hole），进入 Construction 菜单， 将 尺寸中 238 mm 改为 50 mm，点击 OK 退出 在出现的网格改变信息窗口中点击No FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 3 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 接着，改变多孔板（Perforated Plate）尺寸， 使之和孔的大小一致 右击 High X Perf，进入 Construction 菜单 改变尺寸 238 mm 为 50 mm. 我们还需要改变定义孔的方式，使后面的练习 时可以简单地设定参数的变化 In the在右图的对话框中，将覆盖 （Coverage）设置从间距（Pitch）设定改为开 孔率（Free Area Ratio） 设置开孔率（Free Area Ratio ）为 0.95. 现在，我们在优化模块（Command Center）中 可以定义一个变量(the Free Area Ratio) ，不需 要定义两个变量(X-Pitch and Y-Pitch). FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 4 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 在绘图板（ Drawing Board）窗口中, 检查一下 确保多孔板（Perforated Plate）和开孔 （Hole）在相同的位置。 如果位置不对，使 用对齐（ Align ）工具使他们对齐 接着，我们将主板和电源模块更换为之前的简 化模型 首先，在项目管理（Project Manager）窗口 中，选择失效（de-activated）的PSU组件， 点击将其激活（activate） FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 5 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 接着，打开库管理（ Library Manager ），找 到先前创建的 Intro_Library 文件夹 将 Electronics 立方体拖到根组件（Root Assembly）下 模型中现在是主板和电源模块的简化模型。将 详细模型移到库管理（Library Manager）中。 将 Electronics 组件拖到库管理（Library Manager）的Intro_Library文件夹中 将power_supply_asm 组件拖到库管理 （Library Manager）的Intro_Library文件夹中 按住 CTRL键，选择 Electronics和 power_supply_asm组件，点击删除 （Delete ）键 按上面步骤操作后，项目管理（Project Manager）窗口的显示应该如右图所示 关闭库管理（Library Manager），进行下一步 骤的设置 FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 6 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 点击项目管理（Project Manager）窗口中的图 标，打开优化模块（Command Center）窗 口 在优化模块（Command Center）窗口下方有五 个按钮，默认输入变量（Input Variables）是 激活状态 输入变量（Input Variables）项目用来定义可 以变化的参数 需要设置的第一个输入变量（Input Variable） 是机箱上进风口的位置（ location） 输入变量（Input Variable）项中，展开根组件 （Root Assembly）节点，在树中找到Chassis 展开 Chassis 节点，再展开 Wall (High X) 节点 展开Hole 节点，再展开Absolute Location 节点 双击Y Location，表示这个参数作为输入变 量（ Input Variable） FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 7 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 这个输入变量选中后，观察右侧屏幕中的选项 选择设计参数（Design Parameter）选项，输 入： 最小值（Minimum Value ）= 6 mm 最大值（Maximum Value ）= 194 mm 点击Apply Variation. 这样会给优化模块定义一个参数的变化范围， 以从中找出最优解。 备注: 在基础模型中，这个值是6mm. 该值在 表中显示为Scenario 0 列出的当前值（Current Values ）在开始优化 时才会被改变 FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 8 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 练习中，还有一个变量是 High X Perf 多孔板 的位置，很明显，这不是独立的变量，它必须 和孔的位置是相关的。 为了实现相关性，在输入变量（Input Variables）项中，找到物体High X Perf并双 击Y Location。 选择线性函数（Linear Function）选项 点击Add Term 按钮. 点击*Unset* 区域，从下拉菜单中选择Hole: Y Location 现在High X Perf的 Y 方向位置定义为 1 * Y- location of the Hole，这正是我们需要的 点击Apply Variation. 注意到 取决于原始的多孔板模型，可能会出 现一个信息窗口： 这表示多孔板和孔的原点开始时是在不同位 置， Command Center自动调整线性函数 （Linear Function）进行补偿，点击 OK继 续。 FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 9 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 第三个也是最后一个变量是多孔板 （Perforated Plate）的开孔率（free area ratio） 在参数数据High-X Perf的文件夹中，双击 Perf Plate Free Area Ratio. 选择设计参数（Design Parameter），输入： Minimum Value = 0.25 Maximum Value = 0.95 点击Apply Variation. 回顾一下，现在我们有两个独立的变量(孔的 位置和 X High Perf多孔板的开孔率). 我们也 定义了多孔板 X High Perf 的位置始终等于孔 的位置。 FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 10 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 下一步是要定义哪个结果是需要提取出来并形 成响应面的（ Response Surfaces），我们还要 定义哪个结果用于形成代价函数 （cost function），代价函数是优化模拟的目标函 数。 选择优化模块（Command Center）窗口下的 Output Variables 按钮 找到 Electronics 立方体，双击，可以看到所 有可以用来定义为输出变量（Output Variable）的参数 展开Surface Temperatures. 展开 Max S-F Surface Temperature 双击Z High Max S-F Surface Temperature 指 定其为输出变量（Output Variable） 勾选右侧的包含在代价函数中（Include in Cost Function）选项 按这样的设置, 优化模块（Command Center） 会提取立方体 HighZ一侧的最大表面温度，每 次求解结束时会显示出来。对于这个简单的例 子，我们认为热性能的好坏体现在这个最大表 面温度上。 代价函数用于定义求解中哪些值是需要优化 的 ，当我们寻找优化答案时，优化模块将试 着降低这个表面温度 FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 11 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 当然，我们可以定义其他感兴趣的参数 使用之前的步骤, 激活下面参数作为输出变量 （ Output Variables） (但是，不要将他们包含 在代价函数（Cost Function)中). 风扇静压（Static Pressure on the Fan） 电源的温度监控点（The Temperature of the PSU Heat Monitor Point） FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 12 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 点击下面相应的按钮，进入到Scenario Table 每一列代表一个 FloTHERM 方案，目前只有 一个。 上面蓝色部分是输入变量，以及各个方案下的 数值 下面浅褐色部分是输出变量，多出的一行用于 显示代价函数（Cost Function）值. 我们用实验设计（Design of Experiments）方 法，在设计空间中形成两个独立变量不同的组 合 在顶层菜单中使用 Edit/Design Experiments 改变实验设计数量（Number of Experiments to Design）为 15 ，点击Design，生成不同的方 案。 输入 15可以增加求解面的覆盖率。 FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 13 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 现在方案列表（Scenario Table）中有 16 列, 每 一列是多孔板位置和开孔率（free area ratio） 的不同组合 点击 图标 (在优化模块窗口（Command Center）中)，开始计算所有定义的方案 一旦所有模型都初始化完成 (这需要花费一段 时间，直到所有Pending Initialization都变成 了 Queueing) ,点击图形输入（Graphical Input）按钮，再点击不同方案（ various scenarios），观察多孔板的变化。提示：提前 在项目管理窗口中选中多孔板，可以看到红色 显示的多孔板 备注 that 你可以在网络的其他机器上安装特别 的volunteering 软件，优化模块（Command Center）可以自动探测到这些机器，并分配不 同方案让其计算 *需要额外的求解权限（Additional solver licenses required）*. FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 14 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 当所有模拟都完成后，点击优化（Optimize） 图标 对话框将显示输入参数的信息汇总 我们希望优化模块（Command Center）生成预 估的之前定义过的所有输出变量（Output Variables）的响应面（response surfaces），该 响应面是输入变量的函数（ Input Variables）。完成后，优化模块（Command Center）马上 就会用这些响应面预测可以减小 代价函数值（Cost Function）的孔位置和开孔 率的最优组合 为了实现这个功能，设置优化类型 （Optimization Type）为Response Surface From All，点击优化（Optimize） 按钮 FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 15 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 完成后，在方案列表（Scenario Table）的最右 侧就会出现新的列 。如果屏幕上看不见，移 动下方的滑条。 新的列显示了响应面优化（RSO Optimum）方 案，这会显示基于前面响应面的最优解。 该列同样可以显示所有输出变量（Output Variables）和代价函数（ Cost Function）的预 估值. 预估优化结果同样重要的是可以看出对输入变 量（Input Variables）变化的敏感性。下面， 我们用响应面的图形处理来研究这个问题。 进入 Chart3D RSO Results Viewer. 默认显示代价函数（Cost Function）的响应 面 ， 用左键选择视图。视觉上可以明显看到 代价函数的最小值在哪儿，同样重要的是可以 看到，如果我们远离最优的孔位置时，代价函 数会快速上升，不仅如此，当开孔率大于 0.7 时，响应面是比较平的。这些信息对于热设计 者是非常有用的 FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 16 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 现在，我们看看其他输出变量（Output Variables）的响应面 首先，关闭代价函数（Cost Function）图(点击 右上角的 X). 然后, 进入 WindowResponses ，激活 PSU Heat : Temperature视图 旋转视图，观察并得出结论：孔位置的最大值 处是电源（PSU）热性能最好的 接着，进入 WindowResponses ，激活 109P0812A202 (80 x80 x32) : Static Pressure 视 图. 使用 WindowTile Auto Layout 在屏幕上同时 显示两个视图 哪个输入变量（Input Variable）对风扇静压 （Fan Static Pressure）影响最大呢? 完成后，在响应面视图中使用 FileClose 关闭 窗口 FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 17 Tutorial 7 Response Surfaces and Optimization 也可以用 2D 观察单个输入变量对结果的响应 面 点击 Chart2D RSO Results Viewer. 重复使用 WindowResponses直到显示所有三 个输出变量 （Output Variables） 相同方法，关闭掉代价函数（Cost Function） 视图 点击 WindowSettings 勾选底部的autoscale 选 项，点击 OK 退出. FloTHERM V8.2 Introductory Training Course Tutorial 7 FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 18 Tutorial 7 Response Surfaces