Dymola是達索CATIA品牌旗下基于Modelica語言的多領(lǐng)域系統(tǒng)建模仿真工具，廣泛地應用于汽車、航空、航天、能源等行業(yè)系統(tǒng)的功能驗證和硬件在環(huán)仿真；它非常豐富的多學科元件庫為多領(lǐng)域的統(tǒng)一建模提供了很大的幫助；該平臺具有直觀的建模環(huán)境，支持與其他軟件（如XFlow/Abaqus/Simpack/MATLAB等）的聯(lián)合仿真，支持FMI協(xié)議和半實物仿真，還能夠與d Space連接進行硬件在環(huán)實驗；同時Dymola平臺還具有3D動畫功能，有通用的CAD模型接口。

Abaqus是達索SIMULIA品牌的高級非線性有限元、多物理場統(tǒng)一模擬旗艦產(chǎn)品，Dymola+Abaqus可以完成超級復雜的系統(tǒng)級仿真，比如考慮實際結(jié)構(gòu)變形的Steward平臺、柔性機器人控制、汽車ABS防抱死系統(tǒng)等，通過二者的聯(lián)合仿真可以在更高級別上還原真實的物理世界。

下面的案例是關(guān)于如何利用Dymola+Abaqus聯(lián)合仿真以實現(xiàn)水溫控制，其實這種簡單的溫度或力的控制通過UAMP/VUAMP/UEL子程序也能做到，只是需要自己先寫好PID控制代碼，而通過Dymola Modelica標準庫的調(diào)取，隨便拖拽兩下就能實現(xiàn)相同乃至更復雜的功能。

1. 問題描述

如下圖，入口處冷水的初始溫度為30℃，水流經(jīng)過電熱絲加熱后，從出口流出的溫度快速升至并維持在50℃，通過聯(lián)合仿真模擬水溫控制器對水流的加熱控制過程。

水溫控制器

2. 建模思路

這是一個流體-熱-邏輯控制三者耦合問題，建模思路如下：

• 流體流動與內(nèi)部傳熱用Abaqus/CFD求解器進行模擬；

• 電熱絲和溫度傳感器的發(fā)熱或自身傳熱用Abaqus/Standard求解器進行模擬；

• 流體-結(jié)構(gòu)之間的傳熱通過SIMULIA Co-simulation Engine (CSE)進行共軛傳熱（Conjugate heat transfer，CHT）模擬；

• PID邏輯控制部分先通過Dymola的FMI 2.0協(xié)議輸出用于調(diào)節(jié)水溫的*.fmu文件，再利用CSE和Abaqus/Standard求解器進行通信完成協(xié)同仿真。

水溫控制器系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系

Dymola搭建的PID控制器如下圖所示，它會讀取Standard中溫度傳感器傳來的當前溫度并計算與目標溫度之間的誤差，經(jīng)過PID算法決定電熱絲的發(fā)熱功率的大小，以達到使出口處水溫升高并維持在50℃的目的。

Dymola PID控制模型

3. 仿真結(jié)果

流體-熱-邏輯控制仿真結(jié)果表明，大約經(jīng)過15s，水溫控制器即可將出口處的水溫升高并維持在50℃不變。

最終溫度分布

水流升溫過程 | 出口處升溫曲線 | 電熱絲發(fā)熱曲線

---

參考：

百度詞條：西工大—達索Dymola創(chuàng)新中心 | Dymola平臺介紹

3ds.com/3dexperience

SIMULIA Abaqus Documentation