《天龙八部》中有个精彩的情节,虚竹大战鸠摩智。鸠摩智是个技术狂,强大的学习能力和极高的悟性,且醉心中原武学。少林七十二个研究方向,他号称皆通,左一个“大智无定指”,又一个“寂灭抓”。连少林僧人都看呆了,我们自己都么学会的绝技,鸠老师真全都会呀,特聘教授来不来。然而虚竹只一招入门级“黑虎偷心”基础课(几乎人人都会),就和鸠教授打的有来有回,不相上下。
在工程领域,这样的例子很多。用看似简单的模型,解决很多急迫的问题。比如我之前谈的很多的结冰软件,国内的研究动辄就是三维流场、网格重构、各种湍流模型、各种高端热力学模型、冰生长模型。然而,实际上一个能用的都没有。我针对不是谁,我说的是在坐的各位。NASA的软件,就老老实实的面元法,二维是这样,三维还是这样,却能算的又快又准,软件界面做的还很朴素,朴素到这些图要是用来申报基金奖项,能分分钟被评审过滤掉。
近些年学术界的内卷不只是体现在“非升即走”上,更多的体现在越来越多的人把精力放在“好看但实际上没什么卵用”的研究上。一个个在ppt和论文里面,舞刀弄的煞是好看。真到用的时候,都是马老师,大意了,没有闪,用脸准确地接招,然后躺倒。比之鸠摩智差远了,鸠教授有真本事,关键是真爱学术,真的在努力。自从国外封锁收紧起,国内关于工业软件的讨论一时甚嚣尘上。大家一面喷国外不地道,一面又自觉这玩意开发难度之大。给的建议无外乎,国家赶紧投钱,假以时日,咱们也能练成。持这种论调的,大部分都是等着拿钱的,然后糊弄一通,开个评审会了事。那个圈子里,人还是那些人,从上游放水下来,还是被他们喝净。要想干成这个事情,第一个事情就是改道。所谓不换思想就换人,实际上换思想的难度远大于换人。为什么明朝,一会锦衣卫,一会东厂,一会西厂?说到底,一个破烂的生态一旦形成,试图再这个生态上修修补补以完成自己的目标,几乎是不可能的。那么能做的最优选择,就是绕过他,替换他,或者,打掉他。扫帚不到,灰尘不会自己跑掉。
扯远了,书归正传。有这样一类有限元软件,从技术层面看它,仿佛一周就能做出来,然而至今国内仍没有走出关键性的性的一步。
管道系统是石油、化工、电力等领域基础系统。经过多年的发展迭代,这类系统的基础元件已经大体定型,直管、弯头、三通、阀门、法兰等等元件都有相当的标准。我在没有了解这个领域之前,曾经设想过,如果给我一套管道系统,基于我自己仿真的能力,进行有限元分析,能不能搞定?结论是:可以,但是会比较费劲。我会用壳单元模拟管道,实体单元模拟阀门等复杂构件,必要的时候全部实体化也可以。然而这样以来,对于复杂的管道模型,我需要花费大量的实际在前处理工作中。
有没有更快更方便的方法?以CAESARII为代表的管道应力分析软件,给出了肯定的答案:梁单元。
无论管道里面有啥元件,都给它变成梁,管道是梁,阀门是梁,直的是梁,弯的也是梁。区别只在于:针对相应的元件特点,对梁单元进行不同程度的修正。所以说,我们可以把他看出一个梁单元库软件。根据这个设定,所有的载荷也都往梁单元适用的方面转化。稍微有些麻烦的载荷,干脆不转换,直接在最后的结果里面修正。心有多大,路子就有多野。
光路子野是没有前途的,关键是还要有用,要实用。CAESARII这类软件把行业标准、设计流程、材料库等等集成起来,工程人员简单的操作,就能快速得到自己关心大部分结果。经过工程考验那些梁单元的修正方法也越来越准。作为一个有限元仿真软件,你可以不用关心网格、不用操作工况组合,不用做复杂的后处理,这样的软件谁不爱?有限元法自诞生之日起,就是为了解决工程实际问题。工业商用仿真软件发展今天,已然是庞然大物,仿佛不可撼动,各种理论眼花缭乱,无形中阻碍了大家深入探索的步伐。能在网上找些案例,搞搞二次开发,就能拿到学位,谁愿意费劲巴拉搞求解器?甚至大部分这个方向毕业的硕博士,连有限元的基本原理都模棱两可,大家都是好的软件使用者,却不明其理。这种现状也极大阻碍了国内仿真软件开发的种子的培育。即便你幸运的做出来一些初级的仿真工具,很大程度上也只能局限于自娱自乐。不是每个人都有机会把自己的软件用在工程实际上,也很少能有资金支持他们继续完善自己的软件。网上很多人用仿真软件算出各种奇幻的效果,毛毛虫爬动、吹气球等等,仿佛工业软件真的除了生孩子啥都行。然而真到工程实际中,大部分的人连强度值都算不准,本末倒置。我记得之前工作面试了一家国内有名的国有研究单位,他们也在开发工业软件。我报的是固体力学方向,对方告知我人员已满,可以去流体方向。流体那边上来就聊雾化、粒子运动。我直接呆住了,您们的软件能把基础的气动算准吗?到现在有产品出来吗?能算过FLUENT还是CFX?上来就是往虚无飘渺的方向练,飞机飞不飞我不知道,反正这帮人已经飘到天上了,靠点谱行吗?后来一想也对,单纯说自己算流场参数估计也申请不到经费,工程学术界的老通货膨胀了。回到我们的梁单元软件。如果让你来开发一个这样的软件,初级版的,需要多久?噢 ,对了,CAESAR II软件的CAESAR,中文名是凯撒。
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