SALOME数值模拟平台综述

4月前浏览8686

本文摘要（由AI生成）：

SALOME是一个强大的开源数值仿真平台，集成了几何建模、网格生成、计算分析、后处理等功能，支持多物理场耦合运算。它提供了易于使用的界面和编程接口，简化了新组件的集成和CAD与计算软件的互操作性。SALOME在核工程、力学分析等领域有广泛应用，包括裂缝检测和电磁无损检测等。其特点包括低学习成本、简化集成、支持Python命令执行、多物理场耦合优先级设置等。该平台为数值计算模拟提供了全面的解决方案。

SALOME是一款由法国电力集团（EDF）、法国原子能和替代能源委员会（CEA）和Open CASCADE三方合作开发的开源工业仿真平台，包含仿真前处理和后处理所需的多种数值工具。平台提供一套完整的解决方案，涵盖从原始输入数据导入、几何与网格模型建立、到计算结果可视化和后处理分析的一整套流程，在此过程中实现各个辅助性分析模块（如数据同化辅助模拟，不确定性分析,计算流程管理，计算资源定义等）与求解模块的实时数据交换和多物理场求解器耦合运行。

数值仿真平台SALOME介绍

功能综述

几何和网络模块

SALOME的几何模块提供了3D模型的创建/修改，导入/导出，修复/清除等功能，其支持不同格式的CAD模型，通过集成外部CAD读写模块可直接与其它CAD软件创建的模型相互导入。

基于规范的开源网格生成算法，网格模块可实现网格的生成和编辑功能。其集成常用商业网格生成器，能够生成网格并对其进行分组定义、质量检查等编辑操作。计算网格生成后，可针对研究区域进行局部网格加密、定义计算流域等操作。

计算分析

SALOME中的管理工具可对工作流进行监控。它可以通过连接相关模块，执行使用单独或多个求解器的耦合运算，从而对算例的运行进行管理。

后处理模块实现含计算结果的网格文件的导入/导出（MED，unv, vtk等格式），对计算结果实现可视化输出，后处理可通过软件图形界面或者执行脚本文件实现。综上所述，SALOME是一个能够满足各类数值计算模拟需求的强大模拟仿真综合平台。

结构框架

SALOME提供一个集成环境，便于实现对各类物理现象的数值模拟，提供模块化服务，如前面所提几何模块、网格模块、可视化、后处理等。每个模块都具备一个互操作性的图形界面（C , Qt，PyQt等）、一个文本操作框，用于编写脚本（基于Python语言）和一个用于构建自定义程序的编程接口（APC C 和 Python)。除此之外，SALOME框架下的SALOME-MECA(力学计算）、SALOME-CFD（流体计算）、SALOME-HYDRO（自由表面水力学计算）、SALOME-COEUR（中子计算）等约30个应用为特定研究领域提供求解器，以满足常用计算。

主要部分

SALOME平台主要应用部分包括GEOM, SMESH, PARAVIS, YACS, 分别用于建模，网格生成，后处理以及在计算方案的实现。前面简单介绍了几何和网格部分，这里主要介绍PARAVIS以及YACS模块。

PARAVIS能够对计算结果进行处理，通过图形界面或者脚本文件生成矢量图、流线、2D/3D图、动画展示等结果图，将结果可视化，易于分析。

YACS模块允许生成、编辑和执行计算方案。计算方案定义了计算机代码的连接和耦合（salome 组件或计算组件），从而使得计算方案在SALOME环境下自动进行执行和控制操作。

应用算例工业应用背景

SALOME平台在核工程领域，如安全壳密闭性，压力容器密闭性，地震分析，汽机性能等领域研究都有广泛的应用。在以下例子中，我们简单介绍其力学分析平台Salome_Meca的应用案例。

裂缝检测

核电站大修期间需要对机械设备进行检测，以判断是否需要更换。不同于创建含有裂缝部件的网格，使用SALOME的特定工具能够对模型的局部区域的网格进行加密，从而有效地规划计算资源的使用；在几何模块定义可裂缝，添加到已有的网格后自动生成新网格，可方便后续的模拟仿真。

电磁无损检测

下图展示SALOME对蒸汽发生器探测管进行建模，对比实验和模拟的电磁响应分析。在实验过程中由于我们需要对诸如探针之类的敏感部件进行建模，在SALOME中我们就可以对这部分进行重点加密。此外Salome还支持在HPC等高性能处理设备上提交任务，方便大规模计算的执行。其强大的后处理功能也可以对局部物理现象进行更加直观的研究。