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解決方案

動力設備—多學科仿真與優化


現狀:

      動力設備是現代機械設備的核心部件,動力設備的設計很大程度上決定了機械設備的性能。并且動力設備的設計是一個極為復雜的系統工程,涉及熱力、氣動、結構、強度、振動、壽命、燃燒、傳熱、機械傳動、控制、潤滑、電氣、工藝、材料、可靠性、維修性、保障性、計算機等眾多學科。

  

問題與挑戰:

      傳統的動力設備設計方法先在部分學科范圍內進行孤立的單一學科優化,然后再校核其他學科的要求,主要憑以往經驗人為地平衡各學科指標的沖突,未充分考慮各學科之間的藕合作用;只能設計出基本滿足要求的方案,而不是系統整體最優的方案,且屬于串行設計,設計周期長,經濟代價高。同時各個學科的專業軟件較多,不同專業軟件間的數據接口少,數據轉換部分依靠軟件自帶轉換接口,一部分依靠工程師自動編程轉換,數據的準確性和完整性很難保證。

 
 

  

解決方案:

      多學科仿真優化系統針對動力設備提供3D仿真優化的工具集成框架和仿真運行環境。

      燃氣輪機渦輪葉片會涉及熱-流-結構多學科耦合仿真。一般需要對氣動力結果作為前置約束條件;進行熱仿真并把結果耦合到結構網格;進行結構強度的求解,以驗證零組件的結構強度性能;在渦輪葉片的熱-流-結構耦合仿真比較困難的是葉片曲面較為復雜;這對幾何拓撲變形能力,網格劃分質量都有較高要求。多學科仿真優化系統通過針對性擴展開發,使用流程模板、及元模型控制很好的實現了這一求解過程的自動化。此外系統集成優化求解器,對葉片的幾何形狀進行優化,以選擇氣動和結構最優的幾何外形。

 

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