【嫦娥四号成功登月】航空航天工程师关心的六大最新仿真关键技术

根据新华社消息，2019年1月3日10时26分，嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯•卡门撞击坑内，实现人类探测器首次在月球背面软着陆。

我们特别准备本期和大家分享值得每一位航空航天工程师在2019年深入研究的六大ANSYS技术。

缩短的设计周期和传感器布局限制使航空航天工程师无法采用物理测试方法。

因此，航空航天工程师采用计算流体动力学（CFD）和化学求解器来研发新一代航空发动机。

ANSYS的燃烧产品组合非常适合开展多物理场仿真。该软件的高性能计算（HPC）可扩展性使工程师能够将湍流模型（如大涡仿真）运用到超过1百万个单元的网格上。

如欲了解更多详情，敬请参阅《反应流和燃烧》一文。

合并CFD网格是一项繁琐的工作。这些网格必须紧邻边界层，且整个体积非常粗糙。这些节点、单元类型和单元尺寸无法对齐。

为解决这个问题，ANSYS已发布了最新的Mosaic网格划分技术。该技术能针对高升力配置的大规模模块自动进行网格划分。

这项Mosaic网格划分技术利用高质量的多面体单元，将一系列的边界层网格自动合并在一起。

研究表明，Mosaic网格划分可采用更少的单元创建更出色的网格。与传统高升力配置的网格相比，这种网格能够更快速、更准确地交付结果。

如需了解更多，请阅读***《ANSYS Fluent Mosaic技术自动将不同网格与多面体单元合并，以实现快速、准确的流动分辨率》。

有时，航空航天工程师只需要将仿真可视化。他们需要体验驾驶舱的人机接口（HMI），也要知道接近传感器如何透过云层进行感应。

2018年，ANSYS宣布收购了CEI，并向我们的客户推出了具有可视化功能的EnSight。

得益于ANSYS近期对OPTIS公司的收购，航天航空工程师现在能利用虚拟现实集成这些可视化功能。这次收购使ANSYS平台纳入了VRXPERIENCE和SPEOS两大软件。

VRXPERIENCE软件可用于创造虚拟现实。它还可与ANSYS SCADE显示解决方案配合使用。这使工程师能够探索并验证驾驶舱设计和其他航空航天HMI。

SPEOS软件可用于开展光学、人类视觉和物理可视化的仿真。它能预测照明和系统的光学性能。这样一来，工程师能在虚拟世界中，而非现实世界中，设计传感器的光性能原型。

航空航天工程师可同时使用VRXPERIENCE和SPEOS软件，以创建用于测试传感器设计的虚拟世界。该技术非常适合用于无人机的研发。

如欲详细了解关于VRXPERIENCE和SPEOS软件，建议您阅读《从光学和照明设计到光电和成像》一文。

增材制造技术能构建传统方法无法实现的新颖几何结构。

增材制造技术可为航空航天业公司提供独特的轻量化解决方案。此外，它无需购买专业工具，即可制造小体积的零部件。

但是，使用3D打印机的工程师需要学习如何确保正确打印设计。

最近，ANSYS发布了一款专门用于3D打印的新产品，即在ANSYS Mechanical中添加了Additive Suite软件。

该工具可为工程师提供面向金属增材制造的端到端设计解决方案。

例如，该工具使工程师能在打印过程中计算变形和应力。此数据有助于优化几何结构，从而在第一次就实现成功打印。

如欲详细了解Additive Suit，建议您阅读《利用增材制造和仿真实现定制产品》一文。

我们发现航天航空业现在更加关注前期设计工作。因为工程师越早制定明智的产品决策，他们在研发后期开展重新设计的几率越小。

这就是ANSYS Discovery Live的用武之地，它能实时地提供仿真信息。该软件的易用性和高速度能帮助设计人员在分析之前测试产品理念。Discovery Live能实时地进行机械和CFD仿真。

比如说，工程师设置一个参数研究，在几分钟内即可更好地了解设计的趋势和权衡因素。利用该数据，工程师能将近似最佳的设计提供给分析人员。

Discovery Live能够非常快速地提供结果，因此工程师可以尽情探索设计并查看仿真效果。

如欲了解如何探索设计，建议您阅读《现代产品研发鼓励工程师探索设计》这篇博客。

电气化是推动航空航天业发展的另一大举措。电动飞机将帮助工程师简化设计，并实现物联网和数字孪生体等新特性。

ANSYS多物理场解决方案将在推进航空航天业电气化过程中发挥关键作用。

这些多域工具使工程师能够设计和优化下列关键组件：

• 电池

• 燃料电池

• 逆变器

• 电机

• 作动器

• 母线

• 线缆
  

如欲了解多物理场如何推进航空航天业的电气化进程，可以阅读《推进航空业的电气化发展》一文。