王生利 王帆 王海 王超琪 郑娟
摘 要：文章从风洞研制特点及制约设计才力因素出发，引出建设平台的严重性，在剖析当前平台近况和存在问题的根本上，给出搭建多学科数字化协同设计与仿真平台的目的和意义，并描绘协同设计与仿真平台的系统布局和功能框架，最终指出协同设计与仿真平台建成后可以起到的作用。
关头词：设计手腕；多学科数字化设计；协同设计与仿真平台；风洞设计
中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）35-0005-03
Abstract： Based on the characteristics of wind tunnel development and the factors restricting the design capability， this paper introduces the importance of the construction platform. On the basis of analyzing the current situation and existing problems of the platform， the purpose and significance of building a multidisciplinary digital collaborative design and simulation platform are given. It also describes the architecture and functional framework of the collaborative design and simulation platform， and finally points out the role that the collaborative design and simulation platform can play after the completion of the platform.
Keywords： design means； multidisciplinary digital design； collaborative design and simulation platform； wind tunnel design
中国氛围动力切磋与成长中心（以下简称气动中心）下属的第四切磋所（以下简称四所），是国内独一专业从事风洞设备设计及测试技艺切磋的综合性切磋机构[1]。近年来，跟着风洞设计要求的提高与义务的急剧增进[2]，现有风洞设计理念陈旧、设计手腕落伍，设计才力不及、技艺贮备难以顺应下一步义务要求等问题已日趋突显。
风洞作为大型纷乱设备，其建设是一个集设计、剖析、仿真、试验、优化和经管于一体的大型工程。其研制过程如图1所示，包罗立项论证、可行性切磋、初步设计、技艺设计、施工设计、风洞调试几个阶段，涉及气动、布局、勘测、把握、液压、天平设计及项目经管等多学科范畴[3]。在建设过程中，必要繁多工程技艺职员的和谐，处置海量的数据资源，运用各异范畴的专业东西软件，履历纷乱的、科学的重复迭代设计过程。
今朝，四所设计手腕首要基于1996年前设计建成的CAD平台，该设计平台已较着表示出难以餍足繁多且要求日益纷乱的新风洞设计要求，逐步成为高质高效完成科研义务的瓶颈，甚至在必然水平上限定或故障了风洞设计效果和设计质量的提高；并且，现有的风洞CAD设计平台应用技艺重要滞后于当今业已老练的CAx技艺的成长与应用——数字化、多学科协同设计与仿真，与四地点国内堪称风洞设计范畴的“国度中心”身分极不相等，与兑现风洞设备设计与建设程度“天下一流”的指标要求相差甚远。
构建一套基于进步前辈CAx技艺、全数字化的风洞多学科协同设计与仿真平台，以升迁风洞设计手腕、提高风洞设计效果与设计质量、收缩研制周期、贬低研制成本，是解决上述问题有用路子[4]。
1 平台建设的目的和意义
1.1 风洞研制的特点
风洞研制过程出现的一系列特点，能够归纳综合为两大方面：一方面，每个研制阶段所涉及的专业较多，跨专业多级交易流程纷乱，交易流程中所使用的各异学科东西软件较多，东西软件之间的数据流关系纷乱，并且纷乱的研制流程还必要进行重复迭代才气得到有用的设计了局；另一方面，可行的参考方案每每有助于设立更好的迭代设计开始，迭代过程中基于阅历的公道参数调解每每有助于削减迭代的次数，两者皆有助于收缩设计周期、提高设计质量。
1.2 影响风洞设计才力的关头要素
凭据风洞研制的特点可知：影响风洞设计才力的关头要素为：设计流程的堆集、应用和经管程度；设计、谋略、仿真东西軟件应用阅历的堆集和应用程度；设计规范、阅历数据和已有设计成果的堆集和应用程度；风洞设计有关的多学科协同设计与仿真的综合才力；设计、仿真、试验数据的综合经管程度。
1.3 现有CAD设计平台及其存在的首要问题
现有的风洞CAD设计平台基本兑现了风洞三维方案设计、二维出图以及部件级本能剖析及优化设计，但在体系设置和应用方面存在许多问题。如三维大型纷乱装置设计软件允许用户数重要不及、风洞CAD设计平台缺乏各专业协同设计情况、缺乏风洞本能多学科协同仿真情况、缺乏风洞设计数据的有用经管等。
因为上述问题的存在，就现有的设计步队，依附现有的风洞CAD设计平台，要高质高效完成今朝前所未有的风洞设计与建设义务是不可思议的。而选取基于产物数据经管的全三维数字化协同设计、多学科协同仿真及项目流程经管技艺等是解决上述问题的有用技艺路子。
1.4 平台建设的目的和意义
平台建设的首要目的便是：在风洞研制过程中，兑现各异专业职员之间、项目经管职员之间的有用协同；兑现各异专业设计东西和手腕的充分集成；综合思虑各个学科之间耦合效应的仿真；兑现风洞设计与建设过程数占有效经管和常识数据的经管和再用。
平台建设的意义在于：改善风洞设计手腕、提高风洞设计效果和设计质量、收缩风洞研制周期、贬低研制成本，有用升迁风洞设计程度，高质高效完成各项研制义务。
2 平台整体方案
2.1 平台系统布局
基于通用的集成设计与仿真系统布局，风洞数字化设计与仿真平台系统布局如图2所示，首要包罗信息集成层、技艺支持层、集成平台层和用户层。
从平台系统布局中可知：在四层布局中，信息集成层、技艺支持层为任何专业、任何产物集成设计与仿真平台的通用系统，用户层仅为企业或产物设计平台界面，唯有集成平台层是体现集成设计与仿真平台的应用功能、设计对象特色的关头层。
在集成平台层，协同设计情况、仿真剖析情况所蕴含产物设计与仿真流程、东西软件及自编软件、设计常识经管情况是体现集成平台是否具备专业或行业特色的关头要素。体系经管情况、可视化情况所蕴含的项目经管、数据经管等均为其供给技艺支持。
是以，将风洞设计与仿真专有的各专业东西软件、设计流程、设计常识、规范及经管流程融入到集成设计与仿真系统布局的集成平台层中，是风洞数字化设计与仿真平台具有风洞设计特色的独一标志。
2.2 平台功能框架
凭据风洞研制中的跨专业、多学科的设计迭代过程和剖析仿真过程慎密联合而形成产物设计轮回、设计数据和仿真数据高度联系而组成风洞数字化虚拟样机的特性，可将系统布局中的协同設计情况、仿真剖析情况及常识经管情况归为风洞设计与仿真过程经管系统；将体系经管情况分化为风洞科研项目经管系统和风洞设计与仿真数据经管系统，由此形成由风洞科研项目经管系统、风洞设计与仿真过程经管系统、风洞设计与仿真数据经管系统三概略系以及风洞常识经管体系、风洞虚拟样机亮相子体系和硬件/网络情况组成的平台功能架构，如图3所示。
3 告终语
（1）风洞数字化设计与仿真平台建成后，在气动方面：将能规范气动设计流程、提高气动设计效果、兑现气动本能的邃密化模仿，进而升迁气动设计才力；在布局方面：能兑现风洞设计从二维设计到三维全数字化设计的转折，提高设计手腕。兑现风洞多学科协同设计与仿真，提高设计效果、设计质量和设计程度。兑现风洞纷乱部段、甚至风洞总体的数字扮装配，幸免零部件呈现干与表象，削减设计的返工量；在测控方面：兑现把握软件无缝接入设计与仿真平台进行在线调试和测试，兑现对整个数字风洞进行气动、布局及测控多专业、多学科的结合仿真，实时显示风洞流场特征参数及曲线、机构运动状况和运动曲线。
（2）风洞数字化设计与仿真平台的设立，兑现风洞设备设计与仿真手腕与天下进步前辈程度接轨，从现有的传统模式急剧超过到国际进步前辈程度；风洞数字化设计与仿真平台的应用，将变化风洞设计体式格局，升迁设计理念，在提高设计效果、设计质量和风洞本能的同时，兑现风洞设计模式的立异。
参考文献：
[1]王玉明.项目经管在大型风洞设计对外合作中的应用切磋[D].成都：电子科技大学，2015.
[2]郭东明，雒建斌，方岱宁，等.大型风洞设计建设中的关头科学问题[J].中国科学基金，2017（5）：420-421.
[3]刘政崇.风洞布局设计[M].北京：中国宇航出书社，2005：6-7.
[4]王超琪.风洞数字化设计与仿真平台建设方案[Z].
科技立异与应用 2018年35期
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