SIMULIA-测试案例方案1.docVIP

Simulia测试案例方案 系统运行流程 系统运行流程如图1所示，各模块间数据接口以文件为主。每个方框对应一个功能模块。共包括5个模块，分别是： Simulia测试例子运行流程图 返回舱总体设计方案 外形设计 返回舱外形 母线形状 返回舱采用球状倒锥构型，如图2。球状倒锥母线如图3，其中最大直径（固定值）。外形设计参数参见表1： 外形设计参数 参数名称 参数符号 单位 初始值 变化范围 锥段锥角 ConeAngle 度 33 [30 36] 球面半径系数 Coef 1 1.2 [1.10，1.30] 肩部倒圆半径系数 Coef_Rd1 1 0.05 [0.04，0.06] 后段倒圆半径系数 Coef_Rd2 1 0.08 [0.07，0.09] 长度系数 Coef_Lmax 1 0.75 [0.65，0.85] 上表中各归一化系数的定义方式如下： 结构设计 结构设计内容包括结构材料选型和厚度设计，表2直接给出设计结果 结构设计参数 参数名称 单位 数值 结构厚度 mm 15 材料密度 kg/m3 7800 弹性模量 GPa 206 剪切模量 GPa 80 泊松比 1 0.288 比热容 J/(kg*K) 674 导热系数 W/（m*K） 20 仿真任务流程 ISight气动布局优化 角色分配 由总体设计人员完成ISight优化框架搭建和初始设计值设定。 任务内容 气动布局优化以最大升阻比为优化目标,优化变量及其变化范围参见表1。气动计算状态如表3，最大升阻比具体是指各计算状态下升阻比的最大值。计算结果整理后以文件形式输出，文件格式如图4（先循环Alpha，后循环Ma）。 气动计算状态表 马赫数 6，10，14 攻角 5，7.5，10，15，20 气动计算结果 气动计算使用ICEM+CART3D计算，其中网格划分应具有自动更新的能力，参考面积和参考长度直接由CATIA模型传递而来。表3中各计算状态的计算应在HPC的不同节点上完成。 最后将最优气动布局下的计算结果（“AeroOut.txt”文件和各状态下的“.dat”文件）提取出来，传递给下一环节。 弹道计算 角色分配 弹道计算由弹道设计人员完成 任务内容 弹道计算使用Matlab软件，主要目的在于考核SLM平台对Matlab的整合能力。弹道计算程序由十所提供。 弹道计算以“AeroOut.txt”文件为输入，输出文件格式如图5。 弹道计算结果 选择动压Qd值最大点作为气动热分析的特征点，将该点的飞行状态参数（高度、马赫数、攻角）传递给气动热分析模块。 气动力/热分析 角色分配 为简化测试案例复杂度，将气动力/热计算融为一体，由气动热专业分析人员完成计算过程。 任务内容 几何外形为最优气动布局外形，网格划分使用Gridgen或者Gambit软件，数值求解使用CFD++软件，计算状态为弹道输出的最大动压点，气动热分析结果为返回舱的冷壁热流以及压力分布，输出结果均采用为Tecplot节点格式。 热结构分析 角色分配 热结构温度场分析由热防护设计人员完成。 任务内容 热结构分析的目的在于分析最大动压点的壁面辐射平衡温度以及结构内部的稳态温度分布。 热结构分析使用Abqus软件，外边界条件为气动热分析输出的冷壁热流，内边界为绝热壁，材料属性参见表2。 结构分析 角色分配 结构分析由结构设计人员完成。 任务内容 结构分析的目的在于分析最大动压点的结构承载能力。 结构分析使用Ansys软件，边界条件为动压最大点处的气动分布力，材料属性参见表2。 数据管理要求 建立统一的数据资源管理控制中心，统一管理控制设计、分析、性能数据，要求对数据版本进行控制，保证数据源的唯一性和设计数据的有效性；同时，设计各个阶段产生的大量中间过程数据，这些数据存在严格的内在逻辑关系，要求实现数据关联关系的管理以及数据历程的管理。 基础资源 上文中涉及到的商业软件均安装在刀片服务器的不同节点上，计算资源管理由LSF软件支持，SLM演示案例中应实现在此环境下的运行，具体的软件调用方法如表4 HPC软件调用方法 内容 调用商软 调用方法 气动布局优化 对最大升阻比进行优化 ICEM+CART3D CART3D PATH/icemcfd -i input ICEM+CART3D需要交互使用 弹道计算 选择动压Qd值最大点作为气动热分析的特征点，将该点的飞行状态参数（高度、马赫数、攻角）传递给气动热分析模块 Matlab 调用本地Matlab即可 气动热分析 对弹道输出的最大动压点进行气动热分析，气动热分析结果为返回舱的冷壁热流以及压力分布 Gridgen（前处理） CFD++（求解） Tecplot（后处理） CFD++PATH/cfd++ -i input C