基于Ansys二次开发的自动化仿真分析

    现代企业的竞争，除了颠覆性的技术创新带来的绝对优势之外，通常一家企业的核心竞争力仍然表现为差异化的产品（功能）战略和成本领先战略。前者需要持续不断的微创新，后者则更多表现在如何提高整体设计、研发、生产效率和原材料成本的降低。从研发角度而言，提高效率的方式有很多种，今天我们就从研发过程中的仿真自动化角度来做浅谈。

    仿真自动化从原理上来说，主要分为仿真分析流程（业务过程）自动化和设计、仿真软件自动化。前者是将设计、仿真分析流程封装成模板，控制代码驱动模板自动执行；后者则是为设计、仿真软件开发接口，控制代码通过软件接口驱动仿真软件自动执行。

    通过仿真自动化，可以极大简化研发工程师在仿真过程中的操作，并能优化仿真模型，传承部门仿真规范和标准，提高并保持仿真精度的一致性，缩短工程师在仿真过程中的时间投入、加快研发进度，降低研发成本。

    下文以上海幂知科技有限公司为某船舶反应器进行的设计分析过程为例，对仿真自动化的过程进行了具体描述。该软件实现了船用脱硫反应器的统一设计分析，运用参数化思维，将建模、网格划分、求解条件设置成参数化输入，简化了工程师在仿真过程的操作，详细如下：

1、参数化建模

用户需输入参数化建模的各个参数，包括：

1、基准模型参数

2、氨气支管参数

3、混合片参数

4、多孔介质参数

在SpaceClaim中，首先建立反应器主体结构的长方体，然后绘制两侧的进出口，在绘制开孔的挡板，最后绘制进口处的混合片。

下面以主体结构为例，建立长方体模型

最终，所有几何参数输入完毕后，使用参数化建模功能，一键生成反应器几何模型，并在软件中进行模型显示 

 几何生成与展示

2、网格划分

生成几何模型后，输入网格划分的参数，包括：

1、面网格参数

2、体网格参数

3、边界层参数

在fluent Meshing中，通过脚本形式，可以实现其网格自动化的功能，首先建立网格自动化的整体流程，然后对需要修改的网格参数进行标记。

网格自动化脚本

网格参数输入完毕后，一键生成网格模型，生成后的网格可以在软件中进行查看。

网格生成与展示

3、仿真计算与后处理

网格生成后，输入流体仿真分析的条件参数，包括：

1、主进口

2、氨气进口

3、多孔介质1

4、多孔介质2等，

在fluent中，通过使用TUI的方式对仿真的整体流程进行设置，部分设置如下：

;;温度单位设为摄氏度

/define/units temperature c

;;models

;;湍流模型使用默认,kw-sst

;;/define/models/viscous/kw-sst yes

;;湍流模型使用,ke-standard

/define/models/viscous/ke-standard yes

;;开启能量方程

/define/models/energy yes no no no yes

;;开启辐射

/define/models/radiation discrete-ordinates yes 2 2 1 1

;;开启重力

/define/operating-conditions gravity yes 0 -9.81 0

;;materials

;;创建材料

;;复制copper

/define/materials/copy solid copper

;;复制steel

/define/materials/copy solid steel

TUI设置完毕后，即可执行仿真计算计算结束后，进行结果后处理（本案例中使用Ansys CFD Post进行结果提取），并在软件中查看相关结果云图。

 计算设置与结果后处理

4、自动生成报告

计算结束后，集成Office接口，用户可以定制化生成报告。

 报告生成

5、仿真自动化收益

由此可见，产品研发过程中的仿真自动化，确实能在一定程度上缩短研发进度，降低研发成本，为企业的竞争带来领先成本优势。

幂知公司简介

    上海幂知科技有限公司（以下简称“幂知科技”）是专业的工程软件研发技术和服务提供商。

致力于提升中国高端制造业的自主创新能力，幂知科技通过先进的IT技术、人工智能（AI）创新应用以及丰富的CAD/CAE行业软件开发经验，为客户提供全流程的工程软件研发技术和工程咨询服务，帮助客户实现从传统研发模式向数据驱动型研发的转型，从而降低研发成本、提升研发效率、缩短产品开发周期，提升产品质量。

    幂知科技成立于上海，由业内资深专家及一群有情怀又积极进取、极富温度的年轻人创立，核心研发团队成员均具备十年以上的工程软件研发经验。公司主要的服务行业包括航空、航天、船舶、汽车、核电、高科电子、工科高校等，我们为用户提供了高质量的服务并获得高度认可。

    作为一家高科技企业，幂知科技已先后取得国家高新技术企业、ISO9000质量管理体系认证、上海市双软企业认证，并获得软著二十余项，在智能制造、国产化替代等趋势和政策下，幂知科技将持续深化工程软件研发中的应用，探索AI驱动的数字孪生、智能仿真等前沿领域，矢志助力中国高端制造企业由中国制造走向中国智造！

幂知科技业务的主要方向为：

服务（Services）

1.  CAD/CAE软件集成开发服务：针对CAD/CAE软件（AutoCAD / Catia / UG/ Creo/ Star-CCM+ / Ansys/ Fluent/ Hypermesh/ Ansa/ Nastran/ adams / dytran/ actran / Amesim/ Matlab /Isight / simerics-MP /magnet/Maxwell/flomaster… ）进行二次开发，把设计、仿真过程中的工具、方法、知识进行有效集成和封装，形成面向复杂产品设计的专业设计向导,提高工作效率。

2. 工程软件研发服务：提供CAD/CAE软件基础框架开发，包括1D系统、3D软件建模，网格识别处理、曲面/实体识别、前后处理、求解器改造等的软件开发服务。

3. 智慧平台开发服务：提供高端制造业的数字化平台开发，致力于为客户提供全流程、数据驱动的智慧化解决方案，助力企业实现研发模式创新与数字化转型。

4. 工程咨询服务：为客户提供专业的高端工程咨询服务，涵盖从概念设计到产品验证的完整流程。内容范围覆盖：流体、结构、噪声、电磁等方向。

产品（Products）

1. 数字化设计仿真平台：通过集成不同学科专业建模和计算分析工具，实现包括人员管理、知识积累、流程固化、资源管理、项目管理等在内的综合管理功能，从而提高产品研发能力，减少产品研发周期。

2. 多物理场耦合仿真框架软件：提供一个自主研发的多物理场耦合框架，快速实现多物理场的耦合覆盖流体、结构、电磁、运动、颗粒等多个主流学科，并支持这些学科内的主流仿真软件，同时也支持与系统分析软件和自研软件间的耦合分析。

3. 仿真后处理与结果管理软件：提供研发企业仿真计算结果后处理自动化流程及数据管理方案，包括：后处理项目数据管理功能，后处理模板交互自定义功能，3D结果模型预览功能，数据快速查看功能，后处理任务队列功能；快速报告功能等功能。

4. 工业软件研发套件：从建模、前处理、后处理、求解计算、后处理以及许可，均有对应的开发需求，我们针对工程软件研发提供了一些开发应用套件，提高软件开发效率，也可以有效的将软件使用和算法进行剥离，加速软件的开发。