云道智造设备制造行业仿真分析计算系统_球阀模拟优化分析系统-云巴巴 -云巴巴

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云道智造设备制造行业仿真分析计算系统

基于自主仿真分析平台Simdroid，开发了齿轮泵设计仿真一体化平台，通过搭建引导式流程模版、全参数化的几何和工况设置，凭借高效的流体固体耦合模块进行求解，实现对齿轮泵流场和力学特性的快速分析。

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齿轮泵设计仿真一体化平台 icon

齿轮泵是整个液压系统中核心部件之一，是整个系统的动力源，其功能是把机械能转换为液压能。齿轮泵按照啮合方式来分，分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。按照齿形来分，分为渐开线齿形，圆弧齿形，摆线齿形，次摆线齿形，正弦曲线齿形，对数曲线齿形等。其中，应用最广泛的齿形为渐开线齿形。

工程问题

渐开线齿形的齿轮泵在传动过程中会产生困油现象，齿轮泵困油在齿轮泵高速高压化后会更加明显，困油现象不仅会引起齿轮泵的噪声和震动，同时不断地高低压转换还可能产生气蚀等现象。这些缺点成为制约齿轮泵高压高速化发展的技术瓶颈。

解决方案

基于自主仿真分析平台Simdroid，开发了齿轮泵设计仿真一体化平台，通过搭建引导式流程模版、全参数化的几何和工况设置，凭借高效的流体固体耦合模块进行求解，实现对齿轮泵流场和力学特性的快速分析。平台具备参数化建模、网格剖分、求解计算、后处理与自动出报告的功能，实现仿真设计一体化，为齿轮泵优化设计提供解决方案。

工作流程自动化

平台基于流程模板引导工程人员进行齿轮泵全流程设计和仿真计算。在几何模型、流体模型及结构模型生成中均进行参数化设计，基于参数驱动快速生成齿轮泵各部件几何模型，自动生成仿真模型，对流场和力学特性进行高效分析。实现一键式网格剖分，能够精确的表达原始几何，创建与曲面形状相匹配的网格。

求解计算功能丰富

平台基于有限体积法计算齿轮泵内部的流动状况，并捕捉压力波动与空化。流体求解器中的RANS湍流模型利用有限体积方法求解可压缩流、不可压缩流、层流、湍流、内流、外流、稳态、瞬态、空化、气蚀、多相流（基于VOF或颗粒流）、非牛顿流，以及热传导、对流、热辐射、多孔介质等在内的各种CFD问题。基于有限元方法计算齿轮泵关键部件的结构强度、模态和振动情况，进行力学性能校核。

定制化开发及系统封装

基于Simdroid进行齿轮泵设计软件的定制开发，将复杂齿轮泵的建模与求解设置工作封装为图形交互式的软件操作，形成齿轮泵设计仿真专用软件系统。规范和简化齿轮泵建模分析流程，完全流程化、自动化操作，降低设计分析的技术门槛，提高工作效率。

开关磁阻电机仿真分析系统 icon

开关磁阻电机（SRM）是继直流电机、无刷直流电机之后发展起来的一种调速电机类型。我国对开关磁阻电动机调速系统的研究与试制起步于20世纪80年代末、90年代初，取得了从基础理论到设计制造技术多方面的成果与进展，但产业化及应用性研究工作相对滞后。英、美等国家对开关磁阻电机的研究起步较早，已取得显著效果，产品功率等级从数瓦直到数百千瓦，广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。

工程问题

SRM系双凸极可变磁阻电动机，其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。转子既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组联接起来，称为“一相”，SRM可以设计成多种不同相数结构，且定、转子的极数有多种不同的搭配。SRM相数多、步距角小的设计有利于减少转矩脉动，但也存在结构复杂、主开关器件多、成本高的问题。在产品设计阶段，企业需要在节约能耗、成本等方面进行综合考虑，对不同设计方案的电机性能进行评价尤为重要。通过物理实验进行测试评价，成本高昂且耗时耗力，通过计算机进行产品仿真分析成为极具优势的选择。

解决方案

基于自主仿真分析平台Simdroid，开发了开关磁阻电机仿真分析系统，通过对SRM快速建模和内部场路耦合仿真，可对电机的性能进行高效评价，并通过参数扫描等方式开展设计优化工作。系统通过合理的的结构简化，忽略端边效应，从而将复杂的电机抽象简化成二维模型，在保障计算精度的前提下进一步降低模型自由度和计算量；对关键结构和激励进行参数化建模，方便复用；通过电路、磁场耦合仿真，提供丰富的应用场景；通过定制化的后处理技术，实现电机性能的便捷调阅和输出。

结构及激励的参数化建模

系统对SRM绕组、转子、定子几何和激励等参量进行了参数化建模，通过参数输入实现几何模型生成和激励条件设置。

场路耦合提供丰富的应用场景

系统将电机控制电路与电磁场仿真进行了耦合设计，对电机的控制、反馈进行关联，可以实时模拟电机在真实过程中的工作状态，为产品设计优化提供更多的场景依据。

定制化的后处理输出

系统对仿真计算结果进行了定制化模版设计，根据产品开发需求将电机电流、电压、磁链和转矩结果进行模型化输出，能够直观调阅不同激励状态下的瞬态特性，同时能够以动画的形式对一段过程中的电机状态进行动态展示。

球阀模拟优化分析系统 icon

阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。球阀是一种启闭件为球体，由阀杆控制开闭，并绕球阀轴线做旋转运动的阀门，用于流体的流量调节与控制。广泛应用于石油炼制、长输管线、化工、造纸、水利、电力、市政、钢铁等行业。球阀具有流体阻力小、开关迅速、方便、密封性能好等优点。

工程问题

工程应用中，在不同阀门结构、不同入口速度、不同阀门开度、不同流体介质性质等情况下，阀门内部流动状态多变，进而影响整个管网的压力和流量以及配管的选择。准确了解对应工况下阀门内部流体特性，能够为阀门选件配型及设计制造提供重要依据。

解决方案

基于Simdroid，实现了球阀设备的快速建模，对不同阀门开度、入口流速和网格尺寸进行了参数化建模计算；通过丰富的可视化后处理技术，对球阀内部的流动状态进行精确可靠的预测与分析；通过无代码化的APP产品封装，以直观参数驱动变结构及变工况条件下的快速仿真分析，获取流速、压力分布等结果，为产品设计、流动和压降的预测与评估提供全面数据支撑。

参数化建模

基于参数化草图绘制及丰富的三维建模功能，可以快速构建球阀实体结构，包括入口出口、垫片、阀芯模型等，并且通过约束变量的参数化控制，实现结构模型的自动响应。

流域快速识别

Simdroid可以根据模型结构，通过便捷操作对复杂内部流场边界进行快速识别和提取，对流场进行高效分析。

APP无代码封装

将基于Simdroid的球阀参数仿真分析全流程进行固化封装，可对阀门开度角度、流体物性、网格尺寸、边界条件等进行参数化研究。以数据形式驱动变结构、变装配、变物性及变工况等条件下的快速仿真分析。

管壳式换热器模拟优化分析系统 icon

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，普遍应用于能源与动力、制冷、化工、冶金、石油等行业，在各个生产领域是不可缺少的重要组成部分。随着工业装置的大型化及高效化，换热器也趋于大型化，并向低温差、低压损方向发展。

工程问题

换热器通常包含复杂的冷热流体管路通道，热交换流体种类多样，内部流动状态多变，设备运行时影响换热效率的因素众多，基于传统设计方法，难以对其热工特性进行全面的评估与预测。现代数值仿真模拟技术为工业生产设备在不同运行状态下的流动及热工性能评估提供了全新的手段。

解决方案

换热器设备复杂的结构设计，流体换热与固体结构耦合，层流与湍流状态并存，内部结构与运行工况综合影响换热效率。基于云道智造自主开发的仿真分析平台Simdroid，可以实现对复杂换热器设备的全三维快速建模与热工仿真分析计算，并通过丰富的可视化后处理技术，对计算结果进行全面直观的展示，为设备设计、性能预测与评估提供依据。

全三维整体建模

基于参数化草图绘制及丰富的三维建模功能，可以快速生成换热器结构，构建管束、导流板及薄壁壳体等，并且通过约束变量的参数化控制，实现结构模型的自动响应。

流热耦合

Simdroid具备多物理场耦合计算能力，能够自动识别流体固体接触面，共轭传热技术实现流场与固体内部热传导在界面处换热量的可靠计算。

APP无代码封装

支持用户将基于Simdroid的换热器热工仿真分析全流程进行固化封装，以数据形式驱动变结构、变物性及变工况等条件下的快速仿真分析。

热搅拌罐模拟优化分析系统 icon

热搅拌罐是采用电或蒸汽方式加热的典型工业搅拌设备，具有加热、升温、恒温等功能，也可搭建冷却流道实现降温冷却功能，因此广泛应用于生物、化工、药妆、食品等领域。随着工业装置的大型化及高效化，热搅拌罐也在向多用途、变工况、高功率及大容量方向发展。

工程问题

由于搅拌罐设备同时包含静止和转动部件，整体和局部尺寸差异大，工作介质种类多样，内部流动状态复杂多变，而且在加热条件下装置内部的流体流动伴随着显著的传热过程，因此，传统设计方法，难于对搅拌罐，内部流动及热特性进行全面的评估与预测，尤其是大尺寸结构的搅拌罐。

解决方案

基于Simdroid，可以实现对复杂搅拌罐设备的全三维建模与热工仿真分析计算，并通过丰富的可视化后处理技术，对计算结果进行全面直观的展示。

全三维整体建模

基于参数化草图绘制及丰富的三维建模功能，可搭建搅拌罐实际结构中包含的搅拌器、电加热源、蒸汽通道及薄壁罐体等，并且通过约束变量的参数化控制，实现结构模型的自动响应。

多参考旋转坐标系

MRF多参考旋转坐标系可以高效解决包括搅拌罐中叶轮的旋转，旋转机械中叶片的旋转以及旋转通路中的流动计算。

APP无代码封装

热搅拌罐设备专用分析APP工具的无代码化封装开发。支持用户将基于Simdroid的搅拌罐热工仿真分析全流程进行固化封装，以数据形式驱动变结构、变物性及变工况等条件下的快速仿真分析。

机床床身静态特性仿真分析 icon

工程实例

对于结构复杂的机床设备，传统的“设计-研制-试验-修改”开发流程已不能满足高质量、高精度、短周期的设计需求。机床部件中，床身在实际使用中的变形严重影响机床加工精度，因此在设计过程中对机床床身静力工况下的应力（强度）、变形（刚度）情况模拟分析将尤为重要。

解决方案

依托Simdroid完善的网格剖分和求解计算能力，选取卡盘位于跨中位置时的整机模型进行了静力学分析。整机静态特性分析为机床的薄弱环节辨识提供了参考依据，为结构优化设计提供了方向。

整机建模与自动剖分

实现了机床模型的完整模拟，保证高精度机床设计要求的计算精度。Simdroid提供完善的网格剖分功能，对于曲面复杂的几何形状进行全自动的四面体网格剖分，装配体不同部件采用不同的网格尺寸，通过网格装配技术保障位移协调，从而在保证精度的前提下提高计算效率。

云道智造产品与服务体系 icon

坚持本源创新和价值创造，聚焦数字原生和智能制造的“根技术”研发，以“仿真平台+仿真APP”模式构筑互联网时代的仿真体系。数学层作为仿真内核，构成算法和求解的核心，软件层作为中间平台，形成仿真应用的开发环境，物理层面向全行业专业仿真应用，通过无代码化方式构建基于云的仿真生态。

“1-2-9”产品体系 icon

工业APP商店Simapps，自主可控通用多物理场仿真平台Simdroid，基于云的工业软件开放平台Simcapsule，破局工业仿真软件的体系化发展和产品化应用，实现仿真模型开发、分享、应用的闭环，构成工业研发互联网产品阵列。

北京云道智造科技有限公司 icon

2014年3月成立，是一家专注于科学计算和工业互联网平台开发的国家高新技术企业，致力于实现仿真软件自主化和科学计算大众化，打造工业互联网领域领军企业。

云道智造构建的互联网时代的科学计算中心Simapps，实现仿真APP的无代码化开发、云部署与在线应用，大幅降低仿真APP的开发门槛和科学计算的应用门槛，为广大仿真工程师提供APP发布与共享平台，汇聚海量APP。

云道智造独立开发完成的通用仿真平台Simdroid已实现国外主流仿真软件具备的四大物理场及多物理场耦合大部分常用功能，在200余家制造业企业得到标杆性应用，为电力、电子、化工、家电、核能、机械装备、汽车、航空航天、轨道交通、生物医疗等十余重点行业提供安全可控的自主仿真软件解决方案，获得市场的广泛认可。

云道智造采用云原生技术自主研发的一体化云仿真平台Simcapsule，为细分行业专用软件开发者提供SaaS化的快速开发、在线运行和应用推广平台，为中小企业提供高效便捷的仿真服务，实现仿真模式的变革。