伏圖石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹

一、石油石化行業(yè)背景介紹

石油石化行業(yè)作為全球能源體系的核心支柱,不僅關(guān)乎國家的能源安全與經(jīng)濟(jì)命脈,也是推動工業(yè)化進(jìn)程和現(xiàn)代化建設(shè)的重要力量。該行業(yè)涵蓋了從石油勘探、開采、煉制到化工產(chǎn)品生產(chǎn)的完整鏈條。在此過程中,需要使用到多種設(shè)備,如各類塔器、爐類、罐類、反應(yīng)器、換熱器、儲罐等靜設(shè)備,壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、離心機(jī)等動設(shè)備,以及鉆井設(shè)備、采油設(shè)備、管道輸送設(shè)備等。當(dāng)前,石油石化行業(yè)正朝著智能化、綠色化、精細(xì)化方向發(fā)展。通過仿真技術(shù),我們能夠模擬不同工況下設(shè)備的運(yùn)行情況,評估設(shè)備在不同條件下的性能表現(xiàn),為設(shè)備的選型、改進(jìn)和維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。    

石油石化行業(yè)設(shè)備涉及的仿真學(xué)科廣泛且工況復(fù)雜,對仿真精度和效率要求極高。目前行業(yè)內(nèi)各企業(yè)雖已開始使用仿真工具,但各企業(yè)及人員的仿真能力參差不齊,仿真專家的經(jīng)驗(yàn)和知識很難得到有效傳承和積累。同時,通用仿真軟件的行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)集成度低,導(dǎo)致仿真技術(shù)使用門檻高,限制了仿真技術(shù)在企業(yè)內(nèi)部普及推廣。

面向石油石化行業(yè)的需求和痛點(diǎn),云道智造提供針對性的仿真解決方案。

二、伏圖石油石化行業(yè)解決方案

通用平臺方案

1.結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真

伏圖結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真能夠模擬復(fù)雜工況下設(shè)備的受力情況、變形趨勢以及安全性能等關(guān)鍵參數(shù),為石油石化行業(yè)的設(shè)備設(shè)計、安全評估、故障預(yù)防等多個環(huán)節(jié)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

2.流體力學(xué)仿真

伏圖流體仿真能夠預(yù)測和分析流體在復(fù)雜系統(tǒng)中的行為,如流動、混合、泄露、相變等,為石油石化行業(yè)的各個環(huán)節(jié)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

3.低頻電磁場仿真

伏圖低頻電磁場仿真可模擬并預(yù)測石油石化行業(yè)復(fù)雜電磁環(huán)境下電機(jī)等設(shè)備的各種電磁現(xiàn)象,為石油石化行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)優(yōu)化、安全保障及環(huán)境評估等提供有力支持。

4.熱力學(xué)仿真

伏圖熱力學(xué)仿真可以對石油石化設(shè)備、工藝過程及環(huán)境中的熱傳遞現(xiàn)象進(jìn)行精準(zhǔn)模擬與分析,從而為設(shè)計優(yōu)化、安全評估、能效提升等方面提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

5.多物理場耦合仿真

伏圖可以考慮流體流動、熱傳遞、結(jié)構(gòu)力學(xué)、電磁場等多個物理場之間的相互作用,支撐不同類型多物理場耦合問題的分析求解,為石油石化行業(yè)的工程設(shè)計、安全評估、故障預(yù)測與預(yù)防等提供強(qiáng)有力的支持。

定制開發(fā)方案

云道智造可以根據(jù)石油石化行業(yè)的客制化仿真需求,提供私人定制的仿真服務(wù)方案,全方位滿足各企業(yè)的個性化和專用化仿真需求。以下是基于伏圖平臺,針對中海油的需求開發(fā)的LNG儲罐有限元分析軟件。

仿真APP方案

作為仿真PaaS平臺,伏圖內(nèi)置的APP開發(fā)器支持用戶以無代碼化的方式便捷封裝參數(shù)化仿真模型及仿真流程,將仿真知識、專家經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為可復(fù)用的仿真APP。封裝好的仿真APP可通過工業(yè)仿真APP商店Simapps,實(shí)現(xiàn)云端部署與在線應(yīng)用,為用戶提供在線仿真工具。

三、仿真APP實(shí)操案例

案例背景介紹

封頭是壓力容器的重要組成部分,在工作中不僅承受內(nèi)部介質(zhì)的壓力,同時承受接管位置的外部載荷,這些載荷相互作用將會對封頭的強(qiáng)度和使用壽命產(chǎn)生較大的影響。因此,如何高效、準(zhǔn)確的預(yù)測封頭在內(nèi)、外載荷作用下的強(qiáng)度,成為封頭設(shè)計中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

橢圓封頭結(jié)構(gòu)仿真APP對1/2橢圓形壓力容器封頭進(jìn)行了幾何、材料和載荷參數(shù)化建模,封裝了仿真分析流程、仿真的經(jīng)驗(yàn)和知識,用戶只需要調(diào)整幾何參數(shù)、材料參數(shù)、載荷參數(shù),即可提交任務(wù)進(jìn)行求解,從而快速得到橢圓形壓力容器封頭的變形和應(yīng)力等計算結(jié)果,為封頭設(shè)計提供理論依據(jù)。歡迎在線體驗(yàn):帶接管橢圓封頭結(jié)構(gòu)仿真 – Simapps Store – 工業(yè)仿真APP商店

封頭結(jié)構(gòu)仿真流程

1.草圖繪制

通過伏圖草圖繪制界面繪制以下橢圓封頭橫截面。

伏圖石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹的圖29

封頭及接管截面草圖

2.三維模型生成

通過伏圖三維建模模塊中的旋轉(zhuǎn)和布爾運(yùn)算,得到1/2橢圓封頭三維幾何模型如下:

伏圖石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹的圖30

帶接管的橢圓封頭三維幾何模型

3.材料定義及參數(shù)設(shè)置

定義封頭的材料屬性,本案例直接從材料庫中選擇結(jié)構(gòu)鋼材料,參數(shù)主要主要包含楊氏模量和泊松比。

伏圖石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹的圖31

材料定義及參數(shù)設(shè)置

4.網(wǎng)格劃分

壓力容器對精度要求比較高,幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也相對比較規(guī)則,建議采用六面體單元進(jìn)行網(wǎng)格剖分。本案例采用映射和掃略網(wǎng)格劃分方式對封頭部件進(jìn)行網(wǎng)格剖分。

伏圖石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹的圖32

映射、掃略網(wǎng)格剖分方式

5.分析設(shè)置

a. 創(chuàng)建部件,將前面創(chuàng)建的材料賦給對應(yīng)幾何或網(wǎng)格。

伏圖石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹的圖33

創(chuàng)建部件

b. 創(chuàng)建耦合連接,將接管中心點(diǎn)與接管端面自由度耦合。

c. 接管中心耦合點(diǎn)創(chuàng)建位移約束,釋放除y向外其余自由度。

d. 對稱面上施加位移約束,釋放除Z向外其余自由度。

e. 端面施加位移約束,釋放除Y向外其余自由度。

f. 接管中心耦合點(diǎn)施加Y向集中力載荷。

g. 封頭內(nèi)壁面施加壓力載荷。

6.求解設(shè)置及提交求解

a. 在求解設(shè)置中設(shè)定并行求解核數(shù)。

伏圖石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹的圖40

求解設(shè)置

b. 點(diǎn)擊計算進(jìn)行求解。

伏圖石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹的圖41

提交求解

7.后處理

伏圖后處理界面中得到的封頭應(yīng)力、變形結(jié)果如下圖所示:

仿真APP封裝

1.APP封裝前的參數(shù)定義和關(guān)聯(lián)

伏圖石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹的圖44

參數(shù)定義

伏圖石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹的圖45

參數(shù)綁定

2. APP封裝

基于伏圖平臺提供的仿真APP開發(fā)環(huán)境,用戶可以定義參數(shù),并可使用無代碼化開發(fā)的方式快速搭建變壓器仿真APP,將封頭結(jié)構(gòu)仿真的分析過程進(jìn)行封裝,如下圖所示:

伏圖石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹的圖46

基于伏圖的封頭結(jié)構(gòu)仿真APP開發(fā)環(huán)境

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