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下文是CFD仿真技術(shù)在解決水輪機(jī)產(chǎn)品研發(fā)過程中部分常見工程問題的簡(jiǎn)要介紹： 1、水輪機(jī)的水力設(shè)計(jì) 蝸殼的水力設(shè)計(jì) 固定導(dǎo)葉、活動(dòng)導(dǎo)葉的水力設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)輪的水力設(shè)計(jì) 尾水管的水力設(shè)計(jì) 水輪機(jī)的效率是考察其性能的最重要的指標(biāo)之一。

為了確保波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器性能能夠滿足實(shí)際應(yīng)用要求，需要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析和終端應(yīng)用試驗(yàn)。計(jì)算分析一般要獲得波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器在端口激勵(lì)下的S參數(shù)、場(chǎng)分布、電磁場(chǎng)模式等。基于Simdroid多物理場(chǎng)仿真平臺(tái)開發(fā)的仿真APP，可以實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的快速設(shè)計(jì)與分析，提取相關(guān)性能參數(shù)，提高產(chǎn)品研發(fā)效率。

未來應(yīng)用展望基于Actran的精準(zhǔn)仿真能力，未來可將其廣泛應(yīng)用于 AR/VR 等智能穿戴設(shè)備的聲學(xué)設(shè)計(jì)：● 早期設(shè)計(jì)階段快速篩選方案，降低研發(fā)成本；● 拓展至人工聲學(xué)人頭仿真場(chǎng)景，進(jìn)一步提升聽覺體驗(yàn)的預(yù)判精度；● 為多模塊整合的小型化音頻系統(tǒng)提供高效的聲學(xué)優(yōu)化方案。

通過仿真計(jì)算，可以在計(jì)算機(jī)中模擬液壓脹形工藝加工金屬波紋管的各個(gè)階段，分析不同工藝參數(shù)對(duì)最終產(chǎn)品成形質(zhì)量的影響，優(yōu)化結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)，加速工藝設(shè)計(jì)過程。仿真計(jì)算的應(yīng)用能夠?yàn)楣I(yè)界提供更科學(xué)、更準(zhǔn)確的工藝參數(shù)，從而縮短產(chǎn)品研發(fā)的迭代周期，為提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量提供更有效地支撐。二、仿真計(jì)算解決方案仿真技術(shù)在金屬波紋管液壓脹形加工領(lǐng)域應(yīng)用不廣泛、不深入，存在仿真和實(shí)際加工產(chǎn)線脫節(jié)的現(xiàn)象。

在仿真技術(shù)獲得大規(guī)模應(yīng)用之前，大部分試驗(yàn)都是依靠產(chǎn)品樣機(jī)進(jìn)行的，不僅成本高昂，而且試驗(yàn)一旦失敗，對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)將會(huì)產(chǎn)生極大影響，無形之中增加研制成本，研制周期也得不到保證，隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，在飛機(jī)設(shè)計(jì)中，越來越多的使用虛擬仿真技術(shù)。在概念設(shè)計(jì)階段，仿真技術(shù)可以快速預(yù)測(cè)產(chǎn)品強(qiáng)度及性能，是試驗(yàn)無法取代的。

在仿真技術(shù)獲得大規(guī)模應(yīng)用之前，大部分試驗(yàn)都是依靠產(chǎn)品樣機(jī)進(jìn)行的，不僅成本高昂，而且試驗(yàn)一旦失敗，對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)將會(huì)產(chǎn)生極大影響，無形之中增加研制成本，研制周期也得不到保證，隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，在飛機(jī)設(shè)計(jì)中，越來越多的使用虛擬仿真技術(shù)。在概念設(shè)計(jì)階段，仿真技術(shù)可以快速預(yù)測(cè)產(chǎn)品強(qiáng)度及性能，是試驗(yàn)無法取代的。

</p><p>Altair還有一個(gè)不為仿真工程師廣泛關(guān)注的產(chǎn)品，就是Inspire。Inspire是一個(gè)面向設(shè)計(jì)工程師的，集成優(yōu)化設(shè)計(jì)和仿真的，定位于簡(jiǎn)單易用但對(duì)設(shè)計(jì)師又很有幫助的仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。

近年來，中國航空航天領(lǐng)域也開展了MBSE的應(yīng)用研究，中航工業(yè)西安航空計(jì)算研究所利用基于模型的系統(tǒng)工程需求分析、功能分析、架構(gòu)設(shè)計(jì)方法在某型動(dòng)力電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了初步應(yīng)用；中國空間技術(shù)研究院載人航天總體部將 MBSE方法應(yīng)用于載人飛船交會(huì)對(duì)接任務(wù)中，提高了設(shè)計(jì)效率、改善了人員溝通、進(jìn)一步降低了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)；中航工業(yè)飛行自動(dòng)控制研究所對(duì)MBSE流程進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化定義，明確了系統(tǒng)工程活動(dòng)、輸入輸出及相應(yīng)的崗位角色

透平壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)的新產(chǎn)品開發(fā)過程中，關(guān)鍵技術(shù)之一就是基本壓縮級(jí)的設(shè)計(jì)。開發(fā)一個(gè)新產(chǎn)品，首先要設(shè)計(jì)出與之相對(duì)應(yīng)的基本模型級(jí)，其中包括葉輪，擴(kuò)壓器，回流器，渦殼等的設(shè)計(jì)。在正式應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品之前，有必要對(duì)基本級(jí)的實(shí)際性能進(jìn)行考核，即通過試驗(yàn)來確認(rèn)基本級(jí)的實(shí)際性能。如果試驗(yàn)結(jié)果失敗，則要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，直到設(shè)計(jì)出的模型級(jí)試驗(yàn)成功。該過程如下圖所示。

然而Shape必須在兩個(gè)星期的時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)變更和模流分析應(yīng)證，為了達(dá)到快速又可靠的分析結(jié)果，Shape首先利用Moldex3D Shell網(wǎng)格技術(shù)來模擬與進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，再加上Moldex3D遠(yuǎn)程工作管理系統(tǒng)，快速得到仿真結(jié)果，使得工程師能夠有效的左證參考仿真數(shù)據(jù)并應(yīng)用于下個(gè)設(shè)計(jì)變更中，因此大大地提升了其工作速度與效率。

產(chǎn)品介紹 SPEOS的典型應(yīng)用包括汽車內(nèi)部視覺環(huán)境人機(jī)工效模擬分析、汽車內(nèi)外飾燈具設(shè)計(jì)及模擬分析、車載成像系統(tǒng)虛擬驗(yàn)證、HUD設(shè)計(jì)及仿真分析等。

產(chǎn)品介紹SPEOS的典型應(yīng)用包括汽車內(nèi)部視覺環(huán)境人機(jī)工效模擬分析、汽車內(nèi)外飾燈具設(shè)計(jì)及模擬分析、車載成像系統(tǒng)虛擬驗(yàn)證、HUD設(shè)計(jì)及仿真分析等。

然而，這些方法往往存在耗時(shí)長、成本高、無法保證最優(yōu)性等問題，因此限制了其應(yīng)用范圍。近年來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，特別是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，為旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了新的解決方案。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模擬人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能的計(jì)算模型，具有自學(xué)習(xí)、自組織和適應(yīng)性等特點(diǎn)。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用于建立模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片性能的預(yù)測(cè)和優(yōu)化。

Ansys Speos光學(xué)仿真軟件基于可視化產(chǎn)品三維模型，直接采用數(shù)字樣機(jī)，使用虛擬環(huán)境仿真平臺(tái)，進(jìn)行視覺功效虛擬分析和人因環(huán)境評(píng)估，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)的方案可行性進(jìn)行驗(yàn)證，在設(shè)計(jì)前期發(fā)現(xiàn)、反饋和處理問題，使光學(xué)設(shè)計(jì)以高效率、超同步、易優(yōu)化的工作實(shí)現(xiàn)可靠的產(chǎn)品解決方案。　　

通過CAE隨機(jī)仿真，可以觀察所有輸入變量同時(shí)變化時(shí)對(duì)響應(yīng)的影響。 通過CAE隨機(jī)仿真，可以進(jìn)行產(chǎn)品穩(wěn)健性設(shè)計(jì)。

通過CAE隨機(jī)仿真，可以觀察所有輸入變量同時(shí)變化時(shí)對(duì)響應(yīng)的影響。 通過CAE隨機(jī)仿真，可以進(jìn)行產(chǎn)品穩(wěn)健性設(shè)計(jì)。

圖20 仿真APP界面及結(jié)果以上便是利用仿真APP對(duì)微波加熱食物過程進(jìn)行分析的全過程。 4、微波爐多物理場(chǎng)分析APP應(yīng)用針對(duì)微波爐加熱過程中多物理場(chǎng)過程分析而設(shè)計(jì)的微波爐物理場(chǎng)分析APP，旨在讓我們更直觀地了解使用微波爐加熱食物時(shí)，食物內(nèi)部的物理變化過程。通過本APP，我們可以仿真分析不同大小、不同材質(zhì)的食物加熱不同時(shí)間的溫升分布。

光線追跡可以覆蓋所有涉及光的應(yīng)用，從天文學(xué)到電磁學(xué)、航空航天、國防、通信、醫(yī)療技術(shù)以及消費(fèi)類電子產(chǎn)品。光線追跡的最大應(yīng)用領(lǐng)域是所有涉及鏡頭的實(shí)際應(yīng)用，從常規(guī)攝像頭到手機(jī)攝像頭、抬頭顯示器、望遠(yuǎn)鏡、AR/VR頭顯、前照燈、內(nèi)窺鏡以及照明系統(tǒng)（醫(yī)療或建筑），不一而足。在光學(xué)及光子設(shè)計(jì)中使用光線追跡光線追跡可用于評(píng)估光學(xué)組件的性能并改進(jìn)其設(shè)計(jì)，以滿足嚴(yán)格的規(guī)范要求。

與MSC Apex Generative Design搭配使用，可謂是一套完整的、智能的3D打印設(shè)計(jì)和工藝仿真的解決方案。02 軸承座應(yīng)用案例海克斯康與GreenTeam及RENISHAW合作大學(xué)生方程式賽車的軸承座項(xiàng)目。

如此一來，便引發(fā)了兩種情況：第一種，設(shè)計(jì)工程師初期設(shè)計(jì)了大量概念方案，全部需要仿真工程師驗(yàn)證，這中間消耗了大量排隊(duì)等待的時(shí)間；其二，設(shè)計(jì)工程師根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)完成了設(shè)計(jì)，交付給仿真工程師的產(chǎn)品已然定型，此時(shí)再做仿真，效果十分有限。</p><p><br></p><p><strong>面對(duì)這些問題，Altair提出在概念設(shè)計(jì)階段便把仿真納入研發(fā)流程之中。