HydrOpTop

HydrOpTop 是一个 Python 库，旨在使用基于密度的方法为拓扑优化 (TO) 提供模块化、灵活且独立于求解器的方法。它的目标是成为瑞士军刀和 TO 所涉及的最先进工具和工程学科的标准交换场所。

求解器使用 I/O 屏蔽接口，因此允许以可重用的方式为不同的软件和代码定义成本函数、约束和过滤器。此外，目标函数和约束在同一类下实现，没有区别，这意味着它们可以毫不费力地互换。还提供了成本函数/约束、材料参数化和过滤器的基类，因此用户可以用最少的代码定义他们自己的 TO 特征。

特征

• 在一个域中分布两种材料（一种可能是空的），例如目标函数是最小化/最大化。

• 通过专用输入/输出屏蔽处理任何求解器。

• 将任何求解器与任何目标函数、过滤器或约束结合起来，一劳永逸地编写。

• 允许用户用几行定义写好的拓扑优化问题。

• 以通用和开放的格式编写结果以创建出色的图形和可视化。

• 解决由一个 PDE（例如）以及各种耦合 PDE 和时间相关问题（在未来）约束的拓扑优化问题。通过扩展，可以解决任何大规模的逆问题（地球物理学、校准等）。

入门

文档

当前的 README 文件包含有关 HydrOpTop 是什么、如何安装它以及运行一些示例以了解 HydrOpTop 的功能的一些基本信息（见下文）。如需更深入地描述其所有功能，请参阅更大的文档，供读者/用户参考。

请注意，该项目还很年轻，因此文档仍在开发中。

安装

HydrOpTop 库可以使用 Pythonpip命令轻松安装，如下所示：

pip install HydrOpTop

安装包括所有不同的 HydrOpTop 模块（材料参数化、功能、过滤器），包括求解器 I/O 屏蔽（有关接口求解器的列表，请参见此处）。但是，求解器通常都包含在内，这意味着用户需要手动安装它。可在此处的文档中找到 HydrOpTop 的求解器安装说明。

还建议使用 Paraview软件来可视化 HydrOpTop 结果。

同样，请注意，由于项目还很年轻，所以特性、命令或功能可能会快速变化。保持一致！

例子

该examples文件夹包含一些经典的拓扑优化问题，以说明 HydrOpTop 的能力。

线性弹性示例

• Cantilever_simple：使用自制 2D 线性弹性 FEM 求解器的经典 TO 基准。包括在最大体积约束下最小化悬臂的机械顺应性。
• Cantilever_discrete：与之前的经典基准相同，但使用 Heavyside 投影来创建离散的最终设计。
• Cantilever_min_volume：经典基准的变体，包括在最大机械柔量约束下最小化悬臂的重量（即体积）。

水文地质示例（使用 PFLOTRAN）

• Pond_drainage : TODO
• Reactive_barrier_max_flow：待办事项
• Pit_min_gradient：待办事项

贡献

该图书馆旨在成为工具和各种工程学科之间的交流场所。因此，您的贡献将受到热烈欢迎和认可。开发人员指南和贡献规则在此处的文档中进行了总结。但是，如果您是普通用户，您仍然可以通过报告错误和问题（请参阅上面的 GitHub 问题选项卡）或为该项目加注星标来提供帮助。谢谢你的暗示！

作者

• Moïse Rousseau -最初的工作：最初是我在矿业与环境研究所的博士论文的一部分，后来作为个人项目继续进行。