“仿真平臺+仿真APP”數(shù)字化解決方案

仿真軟件平臺Simdroid在自主仿真內(nèi)核基礎(chǔ)上,開發(fā)了仿真APP開發(fā)環(huán)境,除進(jìn)行仿真分析外,還能便利地開發(fā)仿真APP,實(shí)現(xiàn)了“拖拉拽”式的可視化開發(fā),并能夠?qū)⒎抡鍭PP編譯成脫離平臺、獨(dú)立運(yùn)行的軟件工具。仿真APP是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品知識、專家經(jīng)驗(yàn)和仿真分析的集成。仿真APP將企業(yè)“know-how”的研發(fā)訣竅固化為工具,實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化輸入,解放了仿真工程師在仿真優(yōu)化中的重復(fù)勞動。

中小企業(yè)云仿真服務(wù)平臺一般分為五個層次:底層硬件、云基礎(chǔ)設(shè)施、仿真軟件平臺、仿真APP庫、制造企業(yè)應(yīng)用。

底層硬件:仿真分析對計算資源的需求較高,單機(jī)PC一般難以滿足仿真計算需求。國家電網(wǎng)、格力電器等大型企業(yè)為了仿真分析,均建設(shè)了自己的超算中心。云仿真工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺服務(wù)大量制造企業(yè),需要將平臺部署在超算中心硬件平臺上。

云基礎(chǔ)設(shè)施:云服務(wù)提供商提供計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全、監(jiān)控等服務(wù),可以解決仿真軟件平臺部署過程中的相關(guān)配套技術(shù)。

仿真軟件平臺:仿真軟件平臺覆蓋結(jié)構(gòu)、電磁、流體、熱和多物理場分析功能,涵蓋建模、網(wǎng)格剖分、求解計算、后處理全流程,并且實(shí)現(xiàn)仿真APP便捷開發(fā)和獨(dú)立編譯,實(shí)現(xiàn)仿真APP上傳、評價、交易、下載的全過程管理。

仿真APP庫:仿真APP是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品知識、專家經(jīng)驗(yàn)和仿真分析的集成,能夠讓設(shè)計工程師可以快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)仿真分析。在仿真軟件平臺上集聚一批專業(yè)的方案提供商和服務(wù)提供商,為制造企業(yè)提供定制化的數(shù)字化解決方案和仿真APP定制開發(fā)服務(wù)。

制造企業(yè):企業(yè)在自主研發(fā)過程中,可以從平臺上搜索滿足自身需要的仿真APP,或者通過平臺對接仿真專家,提升自身產(chǎn)品研發(fā)水平。

仿真APP是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品知識、專家經(jīng)驗(yàn)和仿真分析的集成,能夠讓設(shè)計工程師可以快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)仿真分析。以下是仿真app成果實(shí)例:

IH電飯煲采用電磁加熱原理進(jìn)行鍋體內(nèi)膽加熱,其原理是通過電磁線圈接入交變電流,鍋體在切割磁力線時產(chǎn)生渦流損耗,進(jìn)而對鍋體內(nèi)膽進(jìn)行加熱的。與傳統(tǒng)電飯鍋通過加熱盤加熱鍋體的方式不同,IH電飯煲可以通過配置多級線圈讓整個鍋體內(nèi)膽均勻發(fā)熱,同時可以利用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的溫度、火候控制。根據(jù)電飯鍋能效限定值及能效等級國家標(biāo)準(zhǔn),需在23℃的環(huán)境溫度下,鍋內(nèi)盛放80%容積的水,將水加熱到90℃,記錄耗電量,計算加熱時水的內(nèi)能變化,從而獲得加熱效率。某家電企業(yè)在IH電飯煲的設(shè)計研發(fā)過程中,采用了實(shí)驗(yàn)為主、仿真輔助的手段計算電飯煲加熱效率,指導(dǎo)IH電飯煲能效提升。IH電飯煲的電磁加熱效率計算涉及到渦流場分析、共軛傳熱分析,是一個典型的多物理場耦合仿真問題,該企業(yè)在以往開展仿真工作時采用了ANSYS軟件,在ANSYS Workbench中搭建了基于Ansoft Maxwell+Icepak的IH電飯煲電磁加熱多物理場仿真模型。基于ANSYS開展多物理場仿真工作,通常都需要調(diào)用多個軟件,且基于ANSYS開展仿真APP的封裝難度較高,仿真模型難以復(fù)用。近期我們分別采用Simdroid平臺和ANSYS APDL對該企業(yè)某型號的IH電飯煲開展了電磁加熱多物理場耦合仿真的建模計算,基于Simdroid平臺分別建立了渦流場-流體-溫度場耦合計算模型、渦流場-固體傳熱耦合計算模型,基于ANSYS APDL建立了渦流場-固體傳熱計算模型,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比。

我們針對基于Simdroid的IH電飯煲渦流場-流體-溫度場耦合模型進(jìn)行了全參數(shù)化建模和封裝,并編譯生成了可脫離Simdroid平臺獨(dú)立運(yùn)行的專業(yè)仿真軟件,供該企業(yè)直接免安裝運(yùn)行。該仿真軟件中固化了全參數(shù)化的電飯煲仿真模型、專家經(jīng)驗(yàn)和仿真流程,可重復(fù)利用,對后續(xù)IH電飯煲的優(yōu)化提升具有指導(dǎo)意義。

經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)證明,利用仿真app方式,軟件成本僅為傳統(tǒng)商軟方式的1%-10%,開發(fā)者也無需懂編程或仿真,僅雇傭設(shè)計工程師即可直接使用,省卻了培養(yǎng)專業(yè)電磁仿真和軟件開發(fā)工程師的大額開銷,同時將時間成本控制在僅僅2-3小時的計算時間內(nèi)。并且在模型和流程中起到了良好的固化作用,為企業(yè)提供了可重復(fù)循環(huán)使用的高效能優(yōu)化方式,直接提升了產(chǎn)品的研發(fā)和出品方式。

“重平臺+輕APP”,使極輕的體量的仿真APP完全實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)十幾G仿真軟件的功能;搭配極簡的操作流程,將工程師從仿真軟件操作中解脫出來,把精力投入到產(chǎn)品性能上的打磨上。

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