参数化驱动开发_工业除尘器参数化仿真(CAE)平台开发

1.    背景

       除尘器是火力发电厂必备的配套设备&＃xff0c;它的功能是将燃油锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除&＃xff0c;从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量&＃xff0c;是提高空气质量的重要环保设备&＃xff0c;整个除尘器高度均在35米以上&＃xff0c;对于这样庞大的钢结构主体&＃xff0c;不仅需要考虑自重、烟尘荷载、风荷载&＃xff0c;地震荷载作用下的静、动力分析。同时&＃xff0c;还须考虑结构的稳定性。

  像工业除尘器这种大型设备使用传统的通用有限元软件如Ansys&＃xff0c;Abaqus做有限元分析&＃xff0c;是非常困难的。工作过程中包括建模&＃xff0c;网格划分&＃xff0c;加载&＃xff0c;后处理&＃xff0c;仿真报告通常需要花费数周或者更长时间。这种大型设备进行有限元分析对设计师来说是非常大的挑战&＃xff0c;在仿真方面的技术要求非常高&＃xff0c; 很多设计师无法胜任这项工作&＃xff0c;仿真分析往往不能满足产品设计进度要求。

        现在各行各业都在努力开发适应本行业的专业的有限元计算软件&＃xff0c;满足快速精确仿真的需求。

       下面介绍一下我们开发的一款除尘器参数化建模仿真平台&＃xff0c;包含前后处理和求解器&＃xff0c;主要使用了C&＃43;&＃43;&＃xff0c;QT等技术。

2.    功能介绍

        软件界面主要由菜单栏&＃xff0c;工具栏&＃xff0c;模型树和视图区组成&＃xff0c;功能模块由参数化建模&＃xff0c;自动网格划分&＃xff0c;参数化赋属性&＃xff0c;自动载荷与约束&＃xff0c;计算与报告等模块组成。

2.1  参数化建模模块

        除尘器结构由钢支架&＃xff0c;底梁&＃xff0c;灰斗&＃xff0c;壳体&＃xff0c;进口封头&＃xff0c;出口封头&＃xff0c;内顶盖7个子结构组成。每个子结构提供了参数化建模的功能&＃xff0c;所有部件建立完成后&＃xff0c;一键组装成整体模型。每个子结构可以单独编辑&＃xff0c;并自动更新到整体模型上。参数化建模模块可以让设计师在很短时间内建立出三位几何模型&＃xff0c;并可以将几何模型导出常用的cad格式。

2.2  自动网格划分功能

        几何模型完成后&＃xff0c;用户可一键完成整体模型的网格划分&＃xff0c;网格划分完成后&＃xff0c;用户如果更新几何模型&＃xff0c;网格也会自动更新。

2.3  参数化赋属性功能

        网格划分完成后的有限元模型需要赋予单元材料和截面属性&＃xff0c;软件可以快速创建常用的材料和梁单元截面属性&＃xff0c;常用材料库和截面库都已经集成到了软件中&＃xff0c;用户只需要简单操作便可创建出需要的材料和截面。

  材料和截面创建完成后&＃xff0c;对钢支架&＃xff0c;底梁&＃xff0c;灰斗&＃xff0c;壳体&＃xff0c;进口封头&＃xff0c;出口封头每一个子结构参数化赋属性功能。

2.3  载荷与约束

        根据相关标准&＃xff0c;软件会自动化生成相关的载荷工况和约束&＃xff0c;对于每一个子结构的不同载荷工况&＃xff0c;可以参数化施加载荷。

2.4   计算与报告

        完成以上操作后&＃xff0c;一键计算并生成计算报告

3.    总结

l  通过本平台大大缩短了除尘器仿真时间&＃xff0c;整个仿真过程一般不超过20分钟&＃xff0c;节约时间成本超过98%&＃xff1b;

l  无需专业CAE工程师参与&＃xff0c;设计师自己就能够完成仿真任务&＃xff1b;

l  纯参数化建模和加载&＃xff0c;无需与模型交互&＃xff1b;

l  计算完成后&＃xff0c;直接生成计算报告&＃xff0c;无需手动编写分析报告