网站二次开发（EDF开源CAE）

SALOME是一款由法国电力集团（EDF）、法国原子能和替代能源委员会（CEA）和Open CASCADE三方合作开发的开源工业仿真平台，包含仿真前处理和后处理所需的多种数值工具。平台提供一套完整的解决方案，涵盖从原始输入数据导入、几何与网格模型建立、到计算结果可视化和后处理分析的一整套流程，在此过程中实现各个辅助性分析模块（如数据同化辅助模拟，不确定性分析,计算流程管理，计算资源定义等）与求解模块的实时数据交换和多物理场求解器耦合运行。通过对SALOME平台的二次开发，可以解决在不同行业背景下的仿真需求，本文将通过三个行业案例（基于STREAM-code_aster的海上风力发电机耦合计算、柔性管道的快速瞬变分析软件Pi以及旋转机械的仿真专用工程工具Outil MT）来介绍二次开发在SALOME平台中的应用。基于STREAM-code_aster的海上风力发电机耦合计算风力发电是世界上发展最快的绿色能源技术，在陆地风电场建设快速发展的同时，人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制，如占地面积大、噪声污染等问题。由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性，海洋将成为一个迅速发展的风电市场，海上风力发电机如下所示：除了发电机自重外，还有两类比较重要的载荷作用在海上风力发电机上，分别是风载荷以及波浪载荷，其中波浪载荷的分析可以通过STREAM（开发在SALOME中的一个模块）来分析。STREAM有两个模块，分别是STREAM_HT和STREAM_FM。STREAM_HT用于在没有结构的情况下计算流体动力学，对流体方程进行傅里叶分析，通过波浪的特性、水深以及傅里叶级数，计算分析得出速度场、加速度场以及海浪的自由表面函数；而STREAM_FM用于“单桩”型结构线性水动力学的分析，使用Morison公式进行对最底部（Z=0）与自由表面处之间进行分析。通过输入STREAM_HT的输出结果、结构的几何尺寸D、流体力学相对应的一些参数，以及需要分析的点、时间步等等信息，计算出波浪在不同高度、不同时间下对结构施加的载荷。通过STREAM分析完波浪载荷之后，再通过code_aster（通用结构和热力耦合有限元仿真软件，也可集成在SALOME上）进行结构分析，在加载了STREAM模块之后，code_aster可以使用CALC_EOLIEN方法来施加载荷。计算结果如下图（支撑柱的形变图），可以看到其在风载荷的作用下的形变。柔性管道的快速瞬变分析软件PiPi是SALOME中的一个模块，专门用于分析管道中发生的瞬变，如水锤、破裂和鞭击。它包括前后处理工具，无缝驱动Europlexus显式有限元/有限体积求解器。Pi的预处理模块允许用户通过交互添加构造点、管道截面（直线或曲线）、液压元件（如泵和阀门），以及定义和属性材料（固体和流体）、横截面以及设置初始和边界条件，从头开始构建自己的模型。该信息逐步显示在模型视图上，因此用户可以直观地进行验证。为了验证几何结构和横截面，提供了管道的补充三维视图。除了方便用户输入外，Pi还自动检查输入的有效性和一致性，在验证失败的情况下实时警告用户，并建议常见的解决方法或解决方案。一旦输入模型通过有效性检查，用户可以通过完成一个简单的向导（数值参数，如建模注意事项、模拟时间等）来创建计算案例，其中包括自动生成网格以及对应的包含相关参数的文件。Pi还可以在本地或者远程进行运算。对于“已完成”或“正在进行”的计算，Pi提供了集成的交互式工具来对完整或初步结果进行后期处理。自动生成计算网格（基于用户提供的网格约束）和Europlexus（.epx）输入文件（基于向导中提供的管道模型和计算参数的完整用户输入），如下图所示；有效地启动和跟踪计算进度，可以在本地或远程服务器上执行。旋转机械的仿真专用工程工具Outil MT随着社会不断进步和经济的高速发展，汽车已然成为人们生活中必不可少的组成。在汽车各个部分的组成构建中，传动轴这类旋转机械尤为重要，它担负着变速器到减速器的力矩传递任务。特别是长轴距汽车，为了提高转动轴临界转速并兼顾车体结构布置要求，往往需要将传动轴分段。虽然分段后的传动轴在弯曲振动特性上有明显的改善，但是中间部位的轴承受力会更加复杂。基于以上背景，专门针对旋转机械进行仿真的工程工具Outil MT应运而生了。Outil MT仿真分析理论基础是铁木辛柯梁理论（Timoshenko beam theory）,适用于描述短梁，层合梁以及波长接近厚度的高频激励时梁的表现。Outil MT是SALOME_meca的集成化软件，其界面有着很高的用户友好度。设计工程师可以在此平台上轻松构建模型，进行计算仿真（求解器为code_aster）,并且对结果进行后处理。仿真过程中需要输入的参数有：转子的几何模型，材料属性，轴承阻抗，刚性，弹簧质量系统和使用子结构化的有限元模型。Outil MT是一个针对旋转机械分析的大型平台，可实现的仿真大类总体可以归纳为4类：静力学仿真，模态仿真，线性谐波分析，线性和非线性瞬态分析。静力学仿真可以实现的技术路线分别有：重力载荷下轴的受力，确定轴承载荷施加位置，校核轴承上的负荷值，校核轴线的变形位移。模态分析可以实现的技术路线分别有：屈曲，扭转和压缩下的模式形状，动态子结构，关键速度校核，模态敏感度。线性谐波分析包括：不平衡响应，影响系数，频率历史和转子位移图。线性和非线性瞬态分析包括：可变旋转速度，不平衡响应，叶片损失大不平衡，裂纹转子。Outil MT 软件内嵌了超过30多种的后处理工具，可以生成二维曲线，三维模型等等不同显示结果。这些清晰且直观的结果，大大有利于工程设计师发现设计缺陷，修正设计方案，及早规避问题，以最小的研发成本和最短的研发时间完成研发项目, 下图为Outil MT中各种后处理仿真结果。总结Salome作为一个数值仿真平台，其强大的兼容性以及易扩展性使其可以集成数值分析领域内的大多数应用，各个模块之间分工明确，共同作用来解决一个实际的仿真问题，如下图所示：当然，在面对特定场景的问题时，就需要结合行业经验，固化成一个新的模块集成在Salome平台中，例如本文所介绍的三款应用，分别对于海上风电、管道分析以及旋转机械三个领域，使得一个通用分析软件可以在各个专业领域内得到充分应用，这些特定模块的开发是对Salome平台进行二次开发的最佳实践。以上就是我们本期的内容，我们会有更多软件和案例的介绍，欢迎大家持续关注~更多资讯可登录格物CAE官方网站https://cae.yuansuan.cn/远算在bilibili、技术邻、知乎定期发布课程视频等内容期待您的关注