how to install DakotaUI how to use dakota-openFoam by DakotaUI some causion points on DEXCS ( linix Mint or ubuntu )

1. オープンCAEコンサルタント
OCSE^2 代表 野村悦治
2017/7/15
第59回 オープンCAE勉強会@関西
1
Dakota GUI版について

2. ❏ Dakotaのインストール
❏ GUI版のインストール
❏ GUI版のチュートリアル
❏ OpenFOAM連携
❏ CUI版
❏ GUI版
2
苦労の数々・・・

3. DAKOTAインストールの問題
3
DEXCS（Linux Mint）ではソースコンパイルが必要

4. DAKOTAインストール方法
（ソースコンパイル）
4
http://mogura7.zenno.info/~et/wordpress/ocse/?p=871
上記の方法とほぼ同じで良かったが、
GUI版を動かすには、Java8が必要で、
https://hirooka.pro/?p=8444
に依った。

5. インストールイメージ
5
UI版をコンパイルしても gui が作成されない
CentOS7
バイナリインストールソースコード インストール完了

6. GUI版のインストール
6
CentOS7
バイナリインストール
コピー

7. 起動スクリプトのランチャー登録
7
(+0.4GB)

8. GUI版用チュートリアル
8
https://dakota.sandia.gov/content/manuals

9. cantilever_gui_example
9
片持ち梁の公式によ
る計算
片持ち梁のスペック
定義ファイル

10. cantilever 実行確認
10
python cantilever cantilever.i

11. dakota_cantilever_center.in
11
environment
tabular_data
tabular_data_file 'tabular_output_file.dat'
output_file 'dakota.out'
error_file 'dakota.err'
write_restart 'dakota.rst'
method
centered_parameter_study
steps_per_variable 4 4 3
4 4 2 2
step_vector 0.1 0.1 1.0
10.0 1e6 0.5 0.5
variables
continuous_design 3
descriptors 'w' 't' 'L'
initial_point 1.0 1.0 10.0
continuous_state 4
descriptors 'p' 'E' 'X' 'Y'
initial_state 500.0 2.9e7 5.0 5.0
responses
response_functions 3
descriptors 'mass' 'stress' 'displacement'
no_gradients no_hessians
interface
analysis_drivers 'python -m DakotaDriver1'
fork
work_directory
asynchronous
evaluation_concurrency 4
dakotaは、
DakotaDriver1をモジュール実行する。
パラメタ探索方法
パラメタ動作範囲
応答処理方法
パラメタ定義と初期値

12. DakotaUI起動→New Dakota Project1
→ New simulation model
12
1

13. Simulation Models
13
名前は何でも良い
1
8
6
7
5
4
3
2
109 11

14. 14
数字部分を選択
入力パラメタ名
（何でも良い）
デフォルト値
1
2
4
3
5
入力パラメタの値に応じて、指定したカラム位置
の数値が置き換えられる

15. 15
右欄で選択した入力パラメタに応じ
て、左欄の選択位置が間違ってい
ないかどうか確認できる
その他の入力パラメタにつ
いても前頁と同様に実施
1
2
3
間違っていたら、
削除してやり直す

16. 16
出力パラメタ名
（何でも良い）
1
2
3

17. 17
1
変更箇所
2
実行ログを参考に出力デー
タの取得方法を決める

18. 18
その他の出力パラメタにつ
いても前頁と同様に実施
1
2

19. dakotaプロジェクトファイル
19
指定したモデル名

20. Dakota Study → Import Dakota study
20
1
設定済のモデル
2
4
3

21. dakotaプロジェクトファイル
21
インポートした
スタディファイル名

22. 22
インポートした
スタディファイルの内
容表示
変数名が、simulation
model にて定義した
パラメタ名と異なって
いる点に注意

23. Analysis Driver → New analysis driver
23
1

24. 24
1
これからやろうとする事の概念説明図

25. 25
対象リストから選択
（本例では１つしかない）
3
同上
2
1
Simulation model と Dalota study の選択

26. 26
Dalota study 変数
Simulation model にて定義
したパラメタ
Dakota study にて定義した
パラメタ
→相応するものを選択

27. 27
Dalota study 変数対応表の完成
Dakota Studyの内容に応じ
て、必要なものだけあれば
良い（本例ではすべて必要）
1

28. 28
Dalota 応答変数対応表の完成
前々頁と同様の方法で選択。 Dakota 応
答変数の内容に応じて、必要なだけあれ
ば良い
（本例ではすべて必要、また名前も一致）
2
1

29. 29
2
1
名前の確認。変更は可能。また
すでに存在する場合は上書きで
きないので、名前を変更する。
3

30. Dakota driver 完成
30

31. dakotaプロジェクトファイル完成
31

32. Dakota study の実行
32
2
1
Windows版であれば、すんなり動くが・・・

33. 33
Dakota study の実行エラー
（Linux版）

34. エラー原因の推定・・・
34

35. エラー原因の確認と対処方法
35
マニュアル通りの数値に手修正すれば正常動作を確認
対象ファイルを形式（Linux→Windows）変換すれば、切り出し数字
はマニュアル通りにカラム位置を取得できること確認。
但し、そのままでは実行時にエラー（カラム位置がずれる）となる。
対処方法
カラム位置取得はWindows形式、
実行時にはLinux形式を使用

36. カラム位置取得前
36
2
1
3
4

37. カラム位置取得後
（Simulation model 完成後）
37
2
1
3
4

38. 38
Dakota study の実行（修正手順有り）
21
実行結果がリストアップされる

39. 実行結果の確認
39
1
Study変数と応答結果の一覧表

40. OpenFOAM連携
40
http://www.mech.iwate-u.ac.jp/~hirose/ockitatohoku/ref/wakashimasensei-text-4.pdf

41. 41

42. OF-Ex1 （連携サンプル1）
42
turotials
/incomplessible
/simpleFoam
/airFoil2D
を改変したケースファイル

43. airFoil2D.template
43
turotials
/incomplessible
/simpleFoam
/airFoil2D
functions（流体力算出）
を追加
名前変更
制御変数部を{Uin}で置
き換え

44. dakota_of.in
44
# DAKOTA INPUT
method,
# npsol_sqp
# if NPSOL is not available, comment the above and try the following instead:
conmin_frcg
variables,
continuous_design = 1
cdv_initial_point0.1
cdv_lower_bounds 0.1
cdv_upper_bounds 5.0
cdv_descriptor 'Uin'
interface,
system
# asynchronous
analysis_driver = 'run_openfoam.sh'
parameters_file = 'params.in'
results_file = 'results.out'
work_directory directory_tag
copy_files = 'airFoil2D.template/*'
# uncomment to leave params.in and results.out files in work_dir subdirectories
named 'workdir' file_save directory_save
aprepro
# when using conmin_frcg (above) with analytic_gradients (below),not
# need to turn off the active set vector as rosenbrock_bb does parse it.
## deactivate active_set_vector
responses,
num_objective_functions = 1
numerical_gradients
fd_gradient_step_size = 0.000001
# to instead use analytic gradients returned by the simulator comment the
# preceding two lines and uncomment the following:
## analytic_gradients
no_hessians
dakotaは、
airFoil2D.template をコピーして、
run_openfoam.sh params.in results.out
を実行する。
パラメタ探索方法
パラメタ動作範囲
応答処理方法

45. run_openfoam.sh
45
#!/bin/sh
# Sample simulator to Dakota system call script
# See Advanced Simulation Code Interfaces chapter in Users Manual
# $1 is params.in FROM Dakota
# $2 is results.out returned to Dakota
#--------------
#PRE-PROCESSING
#--------------
#Incorporate the parameters from DAKOTA into the template, writing ros.in
#Use the following line if SNL's APREPRO utility is used instead of DPrePro.
#../aprepro -c '*' -q --nowarning ros.template ros.in
dprepro $1 0/U.template 0/U
# --------
# ANALYSIS : Run OpenFOAM
# --------
pwd
simpleFoam
# ---------------
# POST-PROCESSING
# ---------------
echo "current directory in" ; pwd
# extract L and D from final step of forces file and output –L/D to temporally file
tail -1 postProcessing/forces/0/forces.dat | sed s/[(),]/" "/g | awk -F" " '{print -($3+$6)/($2+$5)}' > OF_LbyD_results.tmp
cat OF_LbyD_results.tmp
mv OF_LbyD_results.tmp $2
run_openfoam.sh params.in results.out
$1(params.in) に則って0/U.template をプリプロ
セス処理（dprepro）して、 0/U を作成する。
simpleFoam の実行
ポストデータ処理した結果を $2(results.out)に出力

46. Dakota CUI 実行確認
46
1
dakota -i dakota_of.in
2

47. 結果ファイル確認
47
run_openfoam.sh params.in results.out
dakota が生成したパラメタ
これで{Uin}を書き直す
dakota が受け取るパラメタ
→次のスタディパラメタを生成

48. DakotaGUIでOF連携するには
48
run_openfoam.sh params.in results.out
を Simuletion Model として登録、実行できれば良い

49. スクリプト実行確認用ケース作成
49
workdir.# 下にあるものをコピー
コピー
コピー

50. 汎用端末でOF起動スクリプトの実行確認
50
./run_openfoam.sh
bash run_openfoam.sh ...
動作不可 ← OpenFoam. dakota 用環境変数未設定

51. OF起動スクリプトの修正
51
削除
追加

52. 修正スクリプトによる動作確認
52
bash run_openfoam.sh params.in results.out
dpreproのエラー（？）
OpenFOAMの正常終了は確認

53. DakotaUI登録用ケース
53
windows形式で保存
削除可

54. DakotaUI起動→New Dakota Project2
→ New simulation model
54
1

55. Simulation Model
55
bash run_openfoam.sh params.in results.out
出力切り出しは、出力ファイル
（results.out）を使うことも可能だが、
ここではコンソール出力から切り出す
ようにしていく。

56. Dakotaスタディ変数切り出しカラム設定
56

57. Dakota応答変数切り出し
57

58. カラム位置取得バグ対応処置
58
2
1
3
4

59. 59
Dakota Study → New Dakota study
1
Dakota CUI 用のdakota_of.in はそのままでは使えな
い。
ここでは、簡単な例を、以下新規作成する。

60. 60
様々な手法が選択できるが、
もっとも簡単そうなもの（単純
パラメタスタディ）を選んだ
ウィザードによるStudy設定
対象のSimulationモデル
の入出力変数の数が認
識されている。

61. Dakota Study変数の設定
61
使用するものにチェック
design / state ?

62. Study変数の調査範囲設定
62
それぞれ具体的に数値指定できる
が、何も指定しなければ、初期値
に対して±10%で変動してくれる。

63. Dakota応答変数の選択
63
使用するものにチェック

64. ジョブスケジュールとDakota Study名
64
同時実行ジョブの数
Dakota Study名
何も指定しなければ、デデフォ
ルト名（DakotaStydy#）がつく

65. 65
Analysis Driver → New analysis driver
11

66. 66
Analysis Driver Setup

67. 67
Analysis Driver Parameter Mapping

68. 68
Analysis Driver Response Mapping

69. Analysis Driver Final Settings
69

70. DakotaStudy1 / interface 細部設定1
70
1
2
自動反映

71. 71
DakotaStudy1 / interface 細部設定2
/home/dexcs/Desktop/dakotaProject/OF-Ex1/airFoil2D.template/*
自動反映
1
2

72. 72
Dakota study の実行
21
エラーは出るが、p.58 で説
明したもので、実害はない

73. Syudy結果（Run Results）の表示
73
1
結果が一覧で表示される
実行しただけではTree表示に自動反
映されないようで、親コンポーネント
（DakotaStudy1)を選択し直すなどす
るとTree表示されるようになる。

74. 74
1 4
3
2
5

75. DakotaUI 終了時の注意事項
75
プロジェクト終了は ここを
クリック、またはFile→Exit
このまま終了すると、再起動が出来ない！

76. DakotaUI 再起動
76
New Dakota Project 2
が出てこない！
これで既存プロジェクトを
読み込めるハズ・・・

77. 77
プロジェクトファイルは残って
いるのでこれを選択1
3
2

78. エラーの原因と対処方法
78
pathの絶対表記は不可（？）
暫定的にコメントアウト
（行頭に # ）

79. 79
DakotaUI 再々起動
再起動OK
但し、この画面での修正は困難

80. 推奨の終了・再起動方法
終了直前
80
DakotaUI再起動 → OK
直後に上記コメントマーク（＃）を外して保存
暫定的にコメントアウト
（行頭に # ）

81. OF-Ex2 （連携サンプル2）
81
turotials
/incomplessible
/simpleFoam
/airFoil2D
を改変したケースファイル

82. 82

83. ケースファイル修正
83
type freestream;
freestreamValue uniform (4.64 1.71 0);
参考資料の結果図から判断す
ると、迎角を有した流れ場に
なっていたので、境界条件を変
更しました。

84. 84
edges
(
polyLine 5 6 ( ({x2} {y2} 0) )
polyLine 5 7 ( ({x1} {y1} 0) )
polyLine 18 19 ( ({x2} {y2} 0.1) )
polyLine 18 20 ( ({x1} {y1} 0.1) )
);
blocks
(
hex (0 1 5 4 13 14 18 17) (20 40 1) simpleGrading (0.05 0.05 1)
hex (1 2 6 5 14 15 19 18) (20 40 1) simpleGrading (1 0.05 1)
hex (2 3 8 6 15 16 21 19) (20 40 1) simpleGrading (20 0.05 1)
hex (4 5 10 9 17 18 23 22) (20 40 1) simpleGrading (0.05 20 1)
hex (5 7 11 10 18 20 24 23) (20 40 1) simpleGrading (1 20 1)
hex (7 8 12 11 20 21 25 24) (20 40 1) simpleGrading (20 20 1)
);
blockMeshDict
(x1,y1)
(x2,y2)

85. 85
Mesh

86. dakota_of.in
86
## DAKOTA INPUT FILE - dakota_of.in
method,
# npsol_sqp
# if NPSOL is not available, comment the above and try the following instead:
conmin_frcg
variables,
continuous_design = 4
cdv_initial_point0.5 0.1 0.5 -0.5
cdv_lower_bounds 0 0.1 0 -1
cdv_upper_bounds 1 0.5 1 -0.1
cdv_descriptor 'x1' 'y1' 'x2' 'y2'
interface,
system
# asynchronous
analysis_driver = 'run_openfoam.sh'
parameters_file = 'params.in'
results_file = 'results.out'
work_directory directory_tag
copy_files= 'airFoil2D.template/*'
# uncomment to leave params.in and results.out files in work_dir subdirectories
named 'workdir' file_save directory_save
aprepro
# when using conmin_frcg (above) with analytic_gradients (below),
# need to turn off the active set vector as rosenbrock_bb does not parse it.
## deactivate active_set_vector
responses,
num_objective_functions = 1
numerical_gradients
fd_gradient_step_size = 0.05
# to instead use analytic gradients returned by the simulator comment the
# preceding two lines and uncomment the following:
## analytic_gradients
no_hessians
dakotaは、
airFoil2D.template をコピーして、
run_openfoam.sh params.in results.out
を実行する。
パラメタ探索方法
パラメタ動作範囲
応答処理方法

87. run_openfoam.sh
87
#!/bin/sh
# Sample simulator to Dakota system call script
# See Advanced Simulation Code Interfaces chapter in Users Manual
# $1 is params.in FROM Dakota
# $2 is results.out returned to Dakota
# --------------
# PRE-PROCESSING
# --------------
# Incorporate the parameters from DAKOTA into the template, writing ros.in
# Use the following line if SNL's APREPRO utility is used instead of DPrePro.
# ../aprepro -c '*' -q --nowarning ros.template ros.in
dprepro $1 system/blockMeshDict.template system/blockMeshDict
# --------
# ANALYSIS : Run OpenFOAM
# --------
#cd airFoil2D.template
pwd
blockMesh
simpleFoam
#cd ..
# ---------------
# POST-PROCESSING
# ---------------
echo "current directory in" ; pwd
tail -1 postProcessing/forces/0/forces.dat | sed s/[(),]/" "/g | awk -F" " '{print -($3+$6)/($2+$5)}' > OF_LbyD_results.tmp
cat OF_LbyD_results.tmp
mv OF_LbyD_results.tmp $2
run_openfoam.sh params.in results.out
$1(params.in) に則って
sysyem/blockMeshDict.template をプリプロセ
ス処理（dprepro）して、 system/blockMeshDict
を作成する。blockMesh
simpleFoam の実行
ポストデータ処理した結果を $2(results.out)に出力

88. Dakota CUI 実行確認
88
1
dakota -i dakota_of.in
2

89. 結果ファイル確認
89
run_openfoam.sh params.in results.out
dakota が生成したパラメタ
これで{x1,,,}を書き直す
dakota が受け取るパラメタ
→次のスタディパラメタを生成

90. スクリプト実行確認用ケース作成
90
workdir.# 下にあるものをコピー
コピー
コピー

91. 汎用端末でOF起動スクリプトの実行確認
91
./run_openfoam.sh
bash run_openfoam.sh ...
動作不可 ← OpenFoam. dakota 用環境変数未設定

92. OF起動スクリプトの修正
92
削除
追加

93. 修正スクリプトによる動作確認
93
bash run_openfoam.sh params.in results.out
dpreproのエラー（？）
OpenFOAMの正常終了は確認

94. DakotaUI登録用ケース
94
windows形式で保存
削除可

95. DakotaUI起動→New Dakota Project3
→ New simulation model
95
1

96. Simulation Model
96
bash run_openfoam.sh params.in results.out
出力切り出しは、出力ファイル
（results.out）を使うことも可能だが、
ここではコンソール出力から切り出す
ようにしていく。

97. Dakotaスタディ変数切り出しカラム設定
97

98. 98

99. Dakota応答変数切り出し
99

100. カラム位置取得バグ対応処置
100
2
1
3
4

101. 101
Dakota Study → New Dakota study
1
Dakota CUI 用のdakota_of.in はそのままでは使えない。
ここでは、ほぼ同等機能のStudyを、以下新規作成する。

102. Study goal →Optimization
102
1
2

103. Identify Dakota Variables
103
1
2

104. Characterize Dakota Variables
104
1
2

105. Objective Functions
105
1
2

106. 106
Analysis Driver → New analysis driver
1

107. 107
Analysis Driver Setup

108. 108
Analysis Driver Parameter Mapping

109. 109
Analysis Driver Response Mapping

110. 110
Analysis Driver Final Settings

111. 111
DakotaStudy1 細部設定

112. 112
DakotaStudy1 / enviroment block 追加

113. 113
DakotaStudy1 / enviroment 細部設定

114. 114
DakotaStudy1 / interface 細部設定1
ここも設定必要だが、他の設定
が全て完了した後で実施。

115. 115
DakotaStudy1 / responses （確認）

116. 116
DakotaStudy1 / method 細部設定

117. 117
DakotaStudy1 / interface 細部設定2
（設定の最終項目）
/home/dexcs/Desktop/dakotaProject/OF-Ex2/airFoil2D.template/*

118. Study 保存
118
1
2

119. Run this Dakota study
119
1
2
3
とくにエラーメッセージもなく、
ここに、failedと表示される場合は、
再度Runボタンを押す。

120. プロット1
120

121. 121

122. プロット2
122

123. 123

124. 124

125. Tips : Study保存1
125
ソースファイルが表示状態の場合
（内容確認し、問題なければ）
このボタンで保存できる
1
2

126. 126
Tips : Study保存2（直接編集）
前ページのソースファイルの内容が
崩れてしまっている場合には、この
ファイルを直接編集して保存する。
このまま実行する場合は、 copy_file を
有効にして保存するが、引き続き GUI
画面で変更したい場合は、この行をコメ
ントアウト（行頭に#）しておく。

127. Tips : Settings画面
127
「1」を選択すると、通常は「 2」の画面に、
上記表示されるが、真っ白に（何も表示さ
れなく）なってしまった場合。
1
2

128. 128
Tips : Settings画面
1
2
他のプロジェクトのSｔudyオブジェクト
（正常表示されるもの）「 1」を選択した
後、表示できなかったオブジェクト「 2」を
選択し直せば表示できるようになる。

129. まとめ
● DakotaUI を DEXCS for OF にて動作検証した。
（Linux Mint18 / ubuntu16.04）
● DakotaUIとは、
○ コマンドライン起動できるようにしたSimulationモデルに対
して、その入出力パラメタとDakotaエンジンとの接続を、ウ
イザードGUIで容易化してくれるものであった
（****FRONTIERのようなブロック接続ではない）。
○ 探索結果一覧表の自動作成やグラフ化機能があり、それ
なりに使えそう。
● UI版での動作にはいくつか問題があり、これらを回
避する為の手間は増えるが実用は可能(?)。
129

130. DakotaUI版での問題まとめ
● DakotaStudy変数切り出しカラム設定において、
Linux版では入力ファイル形式を（ window形式）とし、
保存時には（Linux形式）にする必要がある
（Windows版では変換の必要無し）。
● DajotaStudyファイル中、
Interface / copy_file
にディレクトリ識別子（/）が存在すると、プロジェクトの
再ロードが出来なかったり、他項目のGUI編集が出来
なくなる（Linux / Windows版共通）。
● 他にもありそう・・・
130

131. Let’s smart OpenCAE
presented by131