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工程仿真数据管理实践经验分享

【试验工程师·公益学习营】第三期第4讲

前言:在复杂产品的研发过程中,仿真与试验有着不解之缘,二者都是产品验证的技术手段。仿真主要用于早期概念阶段和原理样机阶段的虚拟验证,试验则用于产品研制各个阶段,在真实环境下开展实物试验,对产品进行全方位的指标验证。仿真的目标是剔除早期失效、减少物理试验次数,要达到这个目标,仿真需要试验数据标定仿真模型,提高仿真的精度。试验技术与仿真技术逐渐出现交叉融合趋势,如半实物仿真试验、虚拟试验等,这些新的试验手段对实物试验形成了有益补充,进一步缩短了产品的研发周期,从而降低了产品研制成本。

【试验工程师·公益学习营】第三期第4讲于2020年4月10日如期举行,分享主题为《工程仿真数据管理实践经验分享》,本期讲师是瑞风协同资深技术经理孙焱。孙焱在北京航空航天大学流体力学专业硕士毕业后,在CAE仿真工具应用和工程仿真数据管理领域积累了十多年行业经验,对CAE仿真工具软件集成及二次开发、仿真数据可视化及仿真数据管理的技术有比较深入的了解,目前研究方向是工程仿真和虚拟试验。

 

 

孙焱在本期课程中,重点围绕以下四个方面为大家进行讲解:工程仿真数据管理的意义与挑战、仿真数据管理与应用思路、仿真数据管理关键技术和仿真数据管理建设效果。

复杂产品仿真过程会产生海量的数据和模型,包括几何模型、网格模型、载荷工况、边界条件、求解文件,单个计算结果甚至高达几十G。仿真数据是复杂产品研制过程中的一项宝贵资产,在设计决策过程中起着重要作用。

复杂产品仿真数据面临着专业多、工具多、数据量大、数据类型多样等诸多挑战。面对这些挑战,需要对仿真数据进行科学管理,实现企业仿真数据的统一管理,保证数据的安全性和一致性;并依据专家经验和设计规范,固化复用仿真经验,提高仿真效率,提升仿真水平,更好的服务于复杂产品研制工作。

孙焱结合两个典型应用场景进行深入讲解,第一个场景是CFD仿真数据的管理和应用。通常各个单位的CFD仿真工程师都会同时参与多个产品的研发工作,在CFD仿真工程师进行气动计算时往往需要根据技术要求进行大量工况的仿真;其次,CFD仿真工程师完成仿真后,其他专业人员如结构工程师需要了解飞行器表面的压力分布,并利用气动计算结果来计算结构强度,而气动部门负责人则需要审核该工程师完成的工作,以上都带来了不同的仿真数据管理需求;而作为CFD仿真工程师,往往还会遇到如下情形:计算的模型网格规模较大,个人计算机无法胜任,需要将仿真任务提交到远程计算中心进行计算,远程计算的结果如何保存和查看也是一个典型的问题。

针对以上问题,提出了相应的解决思路:

1、基于产品结构树,以模型为中心来管理相应的仿真数据,以模型的工况标识、版本标识等来解决多产品多工况的仿真数据管理,仿真数据还可以进行发布和审核,便于其他专业工程师引用。

2、采用软件集成技术、组件封装技术将CFD仿真脚本和相关的模型文件封装为组件模型包,通过组件模型的形式进行分享和管理,进行仿真知识的积累、分享和复用。

3、基于远程计算服务,结合远程可视化技术来解决千万规模级网格单元的流体仿真计算及数据存储、后处理、浏览等问题。

第二个场景:复杂产品设计仿真过程中,多专业的仿真数据如何管理和应用?多专业仿真数据管理分为单个工程师完成多专业仿真和多人协作完成多专业仿真两种情形。多专业仿真比单个专业仿真更关注仿真数据的共享和引用,而多专业仿真数据的共享和引用主要有两种解决思路:一种与前述类似的通过仿真BOM的方式来管理多专业的模型,包括模型上传、模型发布、模型审核与模型引用;另一种则是通过仿真项目流程方式来管理多专业的仿真模型数据,通过任务参数映射、数据自动传递等实现仿真数据的分享和引用。多人协作完成多专业仿真过程的数据管理核心思想就是将多专业仿真任务进行规划、分解,将仿真数据与任务相关联,基于流程完成仿真数据的传递和引用。主要步骤包括:仿真项目规划、任务规划、数据规划、仿真组件封装、仿真过程执行、仿真数据引用、仿真数据存储和浏览。

综上,仿真数据管理的总体思路:一是仿真数据生命周期管控,二是仿真数据的应用。

以产品BOM为基础,以专业学科为导向进行仿真生命周期全过程的仿真数据管理,涵盖项目任务WBS、流程、输入/输出、模型、网格、结果、组件等多种数据,既可以管理文件级的数据,也可以管理参数级的数据。仿真数据围绕产品BOM组织,均与BOM节点关联,可以快速浏览、查询各类数据。可对产品各专业的数据进行版本对比、过程追溯,形成版本谱系图;通过大量项目数据积累,实现仿真知识、经验的积累和复用。

仿真数据管理与应用思路中涉及到了很多相关的技术,下面就简要介绍以下几种仿真数据管理常用的关键技术:

1、模型管理及数据存储相关技术,包括:模型管理技术、仿真数据动态建模技术、数据版本管理技术、数据安全技术。

2、工具软件集成技术,包括:FMI服务总线技术即FMI通用总线框架和基于FMI接口标准的工具软件集成技术,以及组件插件技术即组件核心模块通讯技术及数据交换技术。

3、远程计算服务,包括:远程任务管控、调度服务器、调度客户端及远程监控。

4、远程可视化技术,包括:Web端/客户端可视化浏览技术、服务端数据后处理及显示技术。

 

 

仿真类型的多种多样:结构、强度、刚度、运动学、动力学、电磁、控制等,伴随仿真过程进行,仿真数据和模型海量增长,使仿真数据管理遇到巨大挑战。利用仿真数据管理技术手段,可以对仿真过程、仿真数据和仿真模型进行有效的组织和管理,可以实现企业仿真数据的统一管理和规划,保证仿真数据的安全性和一致性,固化研发经验并快速复用,规范仿真分析过程,简而言之,仿真数据管理技术可以将仿真对企业的价值,发挥到最大的效用。

 

解决方案

仿真数据管理系统DENOVA®

仿真试验对比软件TACS

装备保障仿真系统WILSIMU

 

同期课程

第1讲

数据安全管控体系建设

时间:3月20日

第2讲

基于模型的保障仿真技术

时间:3月27日

第3讲

远程试验技术分析

时间:4月3日

第4讲

工程仿真数据管理实践经验分享

时间:4月10日

第5讲

涡轮机械领域应用的一种测温技术

时间:4月17日

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