基于SALOME的输流管道CAE分析集成平台开发

摘要

在现代输流管道设计过程中，应用 CAE软件进行仿真分析已经成为其中至关重要的一环。为此，CAE软件供应商开发了多种输流管道 CAE分析软件，例如一维软件CAESAR II、PIPESTRESS、PIPENET以及Flowmaster等，同时，为了刻画管道弯头等部位流体流动及其应力分布的细节，设计工程师也广泛采用通用 CAE软件如 FLUENT、Star-CD等三维计算流体力学软件、ANSYS、ABAQUS等通用有限元软件分别进行流程和结构响应分析。然而由于各个分析软件的模型以及分析结果大多采用各自不同的数据格式，无法共享。因此，为了实现不同分析软件之间的数据交换，需要进行大量的数据转换工作，从而导致在输流管道分析过程中需要大量的人工干预，严重阻碍了分析进度，甚至是人工干预时由于难以避免出现的失误产生错误的计算结果。
　　为了解决输流管道 CAE分析过程中不同分析软件之间的数据交换等问题，本文基于开源软件 SALOME开发了一款输流管道 CAE分析集成平台，取得的主要研究成果如下：
　　（1）分析了输流管道设计流程，选取了满足功能需求的CAE分析软件，选取了开源软件 SALOME作为分析软件集成的框架，给出了功能与接口方面的需求分析。该集成平台可以对集成分析软件的输入、输出进行管理。
　　（2）根据输流管道CAE分析需求，可以在集成平台上按需生成一维和三维输流管道流场/结构计算模型，提取一维流场/结构分析的计算结果数据生成相应三维流场/结构分析的边界条件数据。
　　（3）根据输流管道CAE分析需求，编制了一系列数据转换接口程序，实现了各分析软件之间数据文件的自动转换。
　　（4）采用 C++语言编制了用户图形界面，使得用户可以通过该用户图形界面在集成平台内实现了一维分析软件与三维分析软件之间的数据传递过程。
　　本文选取了一典型算例对集成平台进行验证，与传统的分析流程得到的结果进行了对比。结果表明，两种分析流程给出的结果高度一致，从而验证了该集成平台可以有效实现集成分析软件之间的数据共享与交换、提高输流管道的分析和设计效率。

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第1章绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章需求分析

2.1引言

2.2输流管道CAE分析需求、流程及对软件功能的需求

2.3集成分析软件的选取

2.4集成框架的选取

2.5功能与接口需求

2.6本章小结

第3章集成平台总体设计

3.1引言

3.2集成平台总体结构

3.3集成平台前处理模块

3.4集成平台求解器模块

3.5集成平台后处理模块

3.6本章小结

第4章集成平台实现

4.1引言

4.2过程设计

4.3集成数据模型设计

4.4接口设计

4.5后处理设计

4.6本章小结

第5章基于集成平台的某蒸汽管道响应分析

5.1蒸汽管道计算参数

5.2整体模型的建立与分析

5.3局部模型的建立与分析

5.4计算结果可视化

5.5计算结果验证

5.6本章小结

第6章总结与展望

6.1工作总结

6.2今后工作的展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文