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工程仿真

提供产品建模和设计服务;具备复杂系统的流体、固体、冲击动力学以及流固耦合分析能力,多工况、全周期、快速、精细、大规模系统级仿真分析能力;已广泛应用于先进制造业的产品设计和仿真领域。 “天河一号”支持工程领域的企业和科研院所等完成产品设计与仿真,解决了大型复杂制件全工序模拟的周期长,精度低的问题;大幅缩短了产品开发周期,提高了产品质量,节省了研发费用。为企业用户节约设计、研发和应用的经费投入,全面提升企业研发水平和生产效率,大幅增强企业的市场竞争力。

天津一汽整车气动性结构优化

汽车行驶过程中风阻系数是影响整车油耗的关键因素,而尾部结构以及底盘布局这些具体的影响参数很难通过实验手段得到定量的结果。 天津一汽夏利新车型研制,整车计算单元2000万,运用“天河一号”仿真平台96核并行计算,2小时完成稳态流场计算。

力神车载锂电池项目开发

使用128核,400万网格数量。计算电池的固有频率、振动特性,整车工况下的被动安全结构受力、电池总成的安全可靠性。 通过仿真设计,使锂电池系统结构合理、质量可靠、设计研发周期和研发费用明显降低,帮助企业培养了一批具备仿真分析能力的技术团队。

图 力神车载锂电池项目开发

大型复杂汽车模具全工序高精度仿真

天津汽车模具股份有限公司,通过利用“天河一号”工程设计与仿真平台,开展了大型高精仿真项目、整体侧围外板仿真项目以及车门外板面品缺陷预测项目研究。

整体侧围外板仿真,单元数量600万,“天河一号”仿真平台256并行计算,8小时完成;车门外板面品缺陷预测,单元数量300万,“天河一号”仿真平台128并行计算,6小时完成。

解决了大型复杂制件全工序模拟的周期长,精度低的问题;推动了天汽模虚拟调试技术的发展,支持天汽模开拓海外高端模具市场;使其冲压仿真技术达到国际先进水平;可以推广先进的虚拟调试技术,为提高国内模具业的整体水平做出贡献。

图 (a) 整体侧围外板仿真成果                             图 (b) 车门外板面品缺陷预测仿真成果

钻井平台

海洋平台上排放的高温烟气是影响海上施工作业安全隐患的一个重要因素,快速的温度变化会导致直升飞机操作的危险性增大。通过数值模拟高温烟气扩散,可避免直升机进入高温烟气区域,或者采取措施减少直升飞机操作的危险系数。

中心承担海洋石油工程股份有限公司设计公司海洋平台顶层甲板烟囱排烟扩散分析的项目,项目计算规模大:网格数量:2000万 ;工况复杂:风向、烟气排放控制、燃烧、化学反应;周期长:物理时间步:0.0001s,模拟时间:200s。

图 钻井平台设计优化

热回收式焦炉三维数值仿真分析

热回收焦炉是集炼焦、煤气燃烧和废气回收为一体新型焦炉,实现炼焦工业的清洁生产和保护环境。国家重点开发项目,拥有独立知识产权,并技术输出海外,热回收式焦炉的三维数值仿真是该领域的世界前沿性课题,将对煤焦化过程优化操作和焦炉优化设计有着重大意义。

天津大学化工学院利用“天河一号”工程设计与仿真平台,首次实现了热回收焦炉的三维全过程仿真,对煤焦化过程优化操作和焦炉优化设计有着重大意义。规模庞大:计算域>100m3,网格数400万;过程复杂:集成“湍流,组分传输,反应,燃烧、辐射”等物理、化学过程;非稳态、时间尺度跨越大;周期时间尺度=63h;时间步长=10s。

图 热回收焦炉三维全过程仿真成果

船舶砰击载荷的数值模拟研究

天津大学建筑工程学院船舶与海洋工程系利用“天河一号”仿真平台,研究了二维刚体、弹性体等入水砰击的数值模拟,其中二维刚体入水砰击下,模拟0.025s入水砰击过程,LS-DYNA中预报的砰击射流和压力分布。

图 (a) LS-DYNA中预报的砰击射流                     图(b) LS-DYNA 预报结果与模型实验结构

和压力分布图应力                                                               响应结果比较

深水单立柱平台(Spar)的绕流和涡激运动研究

上海交通大学海洋工程实验室,采用CFD求解程序OpenFOAM对该问题进行了深入研究,研究了Spar平台在均匀来流下做横向强迫振荡的数值模拟。

图 Spar平台在均匀来流下做横向强迫振荡的数值模拟结果

非能动氢复合器测试

基于氢气和氧气催化氧化技术开发的非能动氢气复合器(PAR)可以有效地解决核电厂发生事故时的氢气风险问题。对于非能动氢复合器在稳态运行时的消氢能力、本体、支撑以及周围气流温度分布需要进行严格测试。

中国船舶重工集团公司第七一八研究所利用“天河一号”计算平台,采用Fluent软件,对两种型号非能动氢复合器进行了稳态模拟,利用共48 CPU核数进行了近百组计算,计算时间少于48小时,取得了丰硕的成果。

图 非能动氢复合器氢气摩尔分数正面剖视图

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