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CFD를 기반의 형상 최적화를 위한 형상모델링(Parametric Modeling)
전용소프트웨어입니다.

▣ 특 징

1.매개변수를 이용한 형상모델링(Parametric Modeling) 기능제공
2.기존 CAD형상에 대해 자유로운 형상변형(Shape Deformation) 기능제공
3.최적화를 위해 기존 범용 S/W와 연동 및 자체 최적화(Optimization)를 포함한 플랫폼 제공
4.범용 CFD S/W와 연동을 위한 Automation Interface 제공

▣ CAESES 제품개요

CAESES의 소프트웨어는 ‘CFD를 기반의 형상최적화를 위한  매개변수 모델링과  형상변형 전문 소프트웨어’ 입니다.
여기에 CFD기반은 SimericsMP를 포함한 범용 CFD 소프트웨어를 의미하고, 최적화란 범용 최적화 S/W와 CAESES에서 Add-On 으로 제공하는 AdvancedOpt 를 뜻하며 CAESES 자체는 형상모델링과 이러한 프로그램을 묶는 플랫폼환경을 의미합니다.


기존방법 :
1. 가장 간단한 예로 Fan을 개발할때 생각할 수 있는 방법은 CAD에서 형상을 그리고 CFD S/W로 해석하는것입니다. 이러한 과정이 갖는 가장 큰 문제점은 해석결과를 형상변경에 반영하기 위해서는 엔지니어의 경험에 의지해야 한다는 사실입니다.
설계자가 형상을 변경할때의 근거를 찾기가 힘들고 이러한 과정을 자동화 할 수 없다는 것 또한 문제입니다. 현재 CFD와 최적화 소프트웨어를 연동해서 해석하는 경우도 있지만 이 경우에는 경계조건의 최적값을  찾는 문제가 대부분이며, 형상을 매개변수화하여 형상을 바꿀 수 있는 소프트웨어는 CAESES가 거의 유일합니다.

2. Fan과 같이 특별한 경우, 형상을 변경할 수 있는 전용소프트웨어를 이용하여 최적화S/W와 CFD S/W를 연동하는 방법이 있습니다.  CFturbo는 설계에 필요한 매개변수가 Impeller 모듈별로 이미 갖춰져있고, 실험식과 경험식을 통해서 풍량, 압력, 효율등을 예상하여 3-D 형상을 만들 수 있습니다. 
그리나 이러한 소프트웨어는 Fan이라는 특수한 용도에 사용될 수 있고 일반적인 어플리케이션에 적용할 수 없는 한계를 가지고 있습니다.

CAESES 플랫폼 :
3. CAESES의 형상모델링 기능은 이렇듯 최적화를 위해 다양한 형상을 매개변수와 연동하여 자동으로 생성할 수 있는 기능(Parametric Modeling)을 가지고 있습니다.
Fan의 경우 날개의 개수, Chord길이, Sweep 각도, 피치 Angle, 날개두께등 기존에 터보기계를 설계할때 일반적으로 고려하는 모든 변수들을 형상변경의 매개변수로 만들 수 있습니다.  이러한 값들을 변경하게되면 형상을 변경할 수 있습니다.

형상을 변경할 수 있는 방법으로는 크게 매개변수 모델링(Parametric Modeling) 방법과 형상변형(Shape Deformation) 이라하는 2가지 방법을 사용할 수 있습니다.

4. 최적화를 위해 기존의 최적화 S/W와 연동해서 사용할 수 도 있습니다.
그러나 이러한 최적화 소프트웨어를 추가로 구매하는건 기업의 입장에서는 부담이 될 수 있습니다.  따라서 CAESES는 최적화에 가장 많이 사용되고 있는 유전자 알고리즘을 포함하고 있는 AdvancedOpt라는 모듈을 Add-On으로 지원하고 있습니다.  이 모듈은 DAKOTA 인터페이스를 제공하는데 현재 새롭게 개발된 최적알고리즘을 연동해서 사용할 수 있는 기능을 가지고 있습니다.

5. CAESES는 최적화를 위한 플랫폼의 역할을 제공하는 한편, CFD S/W와 연동을 편하게 할 수 있는 CFD Automation기능과 민감도해석을 통해 해석횟수를 줄일 수 있는 Adjoint CFD와 연동하는 방법을 제공하고 있습니다.  이러한 연동을 통해 목적함수의 최적값을 찾을 수 있는 다양한 분석툴 또한 내장하고 있습니다.

▣ 매개변수 모델링(Parametric Modeling) 개요

CAESES에서 처음부터 모델링하는 것으로 모델 전체를 변수화하여 형상을 생성
자동으로 형상이 만들어지며, 자유롭고 다채로운 형상 변형이 가능

▣ 형상변형(Shape Deformation) 개요

기존에 설계된 형상을 이용하는 방법
형상변형(Shape Deformation)은 형상의 일부분을 Morphing이나 Free Form Deformation으로 변형
Shift, Morphing, or Free Form Deformation 기능을 사용하여 전체 형상중 일부분(혹은 전체)을 변형 가능.
외부에서 가져온 모델 또는, CAESES 기반으로 만들어진 모델에 사용가능.
볼륨, 표면, STL(Trimesh)의 이미지 기반의 기술 사용.

형상변형(Shape Deformation)의 두가지 방법

▣ 매개변수 모델링 vs 형상변형 비교

CFD 중심의 형상 설계로 추가적인 복원이나 수정 작업이 필요가 없음.
자동으로 형상이 만들어지며, 자유롭고 다채로운 형상 변형이 가능.

▣ CAESES 활용 : DoE(실험계획법)
▣ CAESES 활용 : CFD Automation

Software Connector는 외부 프로그램(Meshing, Solving etc..)과 연동하여 자동화를 가능하게 함.
연동된 프로그램은 Batch Mode로 실행되며, CAESES 내부에서 Script를 편집 가능.
연동된 여러 프로그램을 연속적으로 실행 가능.

▣ CAESES 활용 : Adjoint CFD

형상에서 목적함수에 미치는 민감도를 계산하며, 분석된 민감도를 기반으로 하는 최적화.
복잡한 형상, 설계변수가 많아서 Cases가 상당히 많을 경우에 적용 가능

▣ 최적화를 위한 AdvancedOpt Module

최적화를 위해 별도의 Optimization S/W를 구매하지 않아도 CAESES에서는 최신 유전자 알고리즘을 이용한 최적화모듈을 제공하고 있습니다.

▣ Optimization 기능
▣ Optimization Add-In

 

▣ Case Study | Optimization of a Mega-Boxer

▣ Case Study | Radial Propeller/the offshore industry

▣ Case Study | Gas turbines / Turbomachinery
▣ Case Study | Exhaust Manifold / Automotive

▣ Case Study | Internal Flows in Engine Components

▣ Case Study | Control Valve Optimization

▣ Case Study | Turbocharger intake duct

▣ Case Study | Diesel Piston Bowl

▣ Case Study | Smart parametrics of Blade, Piston

▣ Case Study | Turbocharger Volute & Vaned Diffuser

▣ Case Study | Propeller Optimization for Container Vessel

▣ Case Study | Tidal Power Turbine

▣ Case Study | Ejector (Fully-Parametric)

▣ 적용 분야 | Aerospace

▣ 적용 분야 | Automotive

▣ 적용 분야 | Turbomachinery

▣ 적용 분야 | Energy

▣ 적용 분야 | Industrial

▣ 전세계 고객사

▣ 마무리