【案例】内燃机关键零部件仿真计算系统

      内燃机零部件的仿真十分复杂，涉及多个学科和仿真工具。但是个学科之间信息交互困难，系统及应用集成性差，各设计、仿真软件分散、软件效能不能充分发挥。仿真流程不规范，缺乏对多学科耦合分析流程的梳理、定制模板等分析流程的管理手段。

      构建内燃机关键零部件仿真计算系统，实现内燃机零部件的快速仿真。根据内燃机关键部件多场耦合分析的特点，开发了分析流程向导，并对相关分析软件进行了封装和集成。在此框架基础上定制多学科耦合仿真分析流程模板，开发工具间的数据接口，实现仿真流程执行过程中自动数据传递。

      根据内燃机关键零部件的分析内容，集成和封装了UG、GT power、StarCD、CCM＋、HyperMesh、ANSA、ABAQUS、ANSYS、Adams、FE Safe、Virtual Engine、FEMFAT以及企业自编程序等，形成了面向七大类分析的多个具体的分析向导和模板，支持从前处理、求解参数到后处理的完整定义过程，实现从单场到多场、从一维到三维、从流体到结构的求解计算，规范了内燃机关键零部件的复杂仿真分析过程，使得用户能够方便地进行内燃机关键部件的单场计算或多场耦合仿真，并根据要求自动输出分析报告。

图1 实施内容

图2 系统界面

     该系统的价值主要体现在以下几个方面：

   （1）将内燃机关键零部件的仿真分析过程进行了封装，实现了各零部件仿真分析过程标准化和经验化，为仿真工程师完成零部件仿真提供思路并规范仿真过程。

   （2）规范了柴油机关键零部件的仿真分析过程，形成了专业的计算模板，实现了通用程序的（如ANSYS Workbench\ABAQUS）工程化和专业化，并降低了软件的使用难度。

   （3）形成了内燃机零部件的专业设计规程，如封装了仿真过程中典型工程计算方法（螺栓疲劳分析、屈曲分析、运动学分析），构建了材料库、螺栓模型库、专业知识库等，实现了知识与仿真过程的紧密结合。

   （4）通过内燃机仿真分析流程的定义，使各专业室的仿真分析更加高效和有序化，并且实现了仿真分析数据的统一管理和数据的可追溯性。

   （5）形成统一的内燃机有限元分析集成应用环境，协调产品仿真过程中数据流与工具，解决了各种CAX工具间数据异构和协同问题。

   （6）将复杂、繁琐、重复、细节分析流程及分析经验封装到仿真分析系统中，从而将仿真工程师从重复性劳动中解脱出来，提高了仿真工作效率和经济效益。