Patran集成Fluent处理中模型的转换

Patran集成Fluent处理在舰船力学计算、流固耦合分析等方面有广泛的应用,而模型转换则是该集成处理的关键问题。针对Patran和Fluent中模型的特点,对转换过程做了详细的介绍,并给出应用的算例。工程验算表明所论述的方法能够迅速有效地从Patran中提取模型信息,并转换成Fluent处理中所需要的格式。最后阐述该方法的优点与不足,并展望该方法在CAD/CAE软件集成中的进一步应用。     

SPD与Patran接口系统的设计与开发

随着SPD系统越来越广泛的应用,市场对其要求也越来越高。为了推进SPD应用于船舶设计的各个阶段,解决不同系统间的信息孤岛问题,开发了SPD与CAE前处理器Patran之间的接口。该接口系统根据SPD与Patran的模型数据结构特点,解析SPD中带属性的舰船结构几何模型,对几何模型进行简化处理并加载属性,生成Patran系统可直接用于有限元分析计算的SESSION模型文件,实现了SPD系统与Patran系统之间的数据共享,使SPD系统能够应用于船体初步设计以及生产制造过程的仿真,如分段的吊装仿真,大大缩短船舶的设计周期。系统开发环境以Microsoft Visual Studio 2008为主,Patran系统采用Patran 2010,介绍了接口系统的构架设计思想、数据流程、功能模块组成和软件编程思想,详细阐述了系统对于数据简化的处理方法和模型重建的方法与效果。     

船舶智能结构压电分析Patran/Nastran开发及应用

针对船舶智能结构控制的需要,对大型通用软件Patran/Nastran进行了二次功能开发,实现了该结构分析软件的压电分析功能,并进行了船舶智能结构的振动控制研究.利用层合板湿热本构方程和压电本构方程的相似性,基于通用有限元软件Patran/Nastran中的湿热分析功能,利用Patran Command Language(PCL)语言,进行软件二次开发,在Patran/Nastran软件中开发了压电结构分析功能,并建立了方便友好的压电结构分析用户界面.应用所开发的功能,进行了船舶压电智能结构静力学分析的研究,并用算例验证了其可行性.从本文的算例中可以看出,无论是采用体单元还是壳单元对模型进行有限元网格划分,所开发的压电分析功能均能很好实现.本文研究成果可为船舶智能结构研究提供分析工具和理论参考价值.     

2339 TEU支线型集装箱船设计特点

针对一艘出口德国的2 339TEU支线型集装箱,介绍其基于CFD技术的低阻线型设计开发,基于MSC.Patran的高可靠性结构设计,大型左右不对称上层建筑整体吊装有限元强度分析及窄边舱技术等在船舶设计与制造中的应用;新技术、新设计手段在船舶设计与制造中应用使船舶各项性能显著提高,其对类似船舶的设计与制造具有积极的参考价值和意义。     

基于STEP的船舶产品数据交换技术

为实现船舶产品数据交换与共享,建立了一种新的总体功能模型.通过研究船舶STEP标准的应用与发展的趋势,以AP216为例开发与完善了船舶应用协议的应用解释模型(AIM);在总体功能模型中通过各个功能模块与基于STEP的共享数据库建立了在船舶CAD/CAM等系统上基于STEP的数据交换接口;解决了计算机应用系统之间关于船舶产品设计、制造以及全部生命周期所需的信息和数据的交换与共享.     

船舶型线生成光顺系统SLINE与计算流体力学软件FLUENT的数据接口实现

实现船舶CAD专用软件与计算流体力学(CFD)软件的接口,有利于化解整个流动计算工作的瓶颈,形成CFD面向船舶设计的快速响应能力, 因而具有重要实际意义.本文介绍了本所自主开发的船舶型线生成光顺系统SLINE与计算流体力学软件FLUENT的数据接口实现及应用情况.     

Fluent软件在水面船舶数值计算中的应用

为探讨商业计算流体力学软件Fluent在水面船舶数值模拟中的应用,本文采用几个带自由液面模型的算例对湍流模型的选取,计算网格的划分以及边界条件设置等进行分析比较.基于计算结果与试验数据的对比分析,研究Fluent软件在船舶水动力学计算方面的优缺点,探讨Fluent软件用于船舶水动力学性能计算的适用性.     

舱口盖参数化建模程序设计

为了快速建立船舶舱口盖有限元模型,进行结构强度分析,针对舱口盖的结构特点和手工建模流程,利用MSC.Patran二次开发技术,设计开发参数化建模程序,有效提高舱口盖结构强度规范校核效率。     

船体结构强度评估的非线性设计波法研究

介绍了一套基于非线性设计波法的船体结构强度评估方案,并以某深水多功能水下工程船为例:基于谱分析方法确定设计波参数;采用DNV船级社推出的Wasim这一基于Rankine源方法的时域线性/非线性船体运动与载荷预报程序,计算并获得船体在非线性设计波下的运动、载荷时历响应;采用Fortran编写接口程序,将Wasim计算得到的水动力网格上的水动压力信息,通过空间映射及插值,传递到Patran有限元网格上;采用MSC.Patran/Nasrtan这一船舶与海洋工程专业常用的有限元软件,计算获得非线性设计波下船体结构应力时历响应,可与线性设计波方法下的计算结果进行了比较。该研究验证了在船舶结构设计中考虑波浪载荷非线性影响的重要性,可为船体结构基于非线性设计波法的强度评估提供参考。     

船体纵骨的热点应力分析

运用MSC.Patran/Nastran软件,对典型船舶纵向构件进行了热点应力分析,讨论了4种不同因素对节点热点处的应力集中系数的影响,并总结了其变化规律。     

舰用减摇鳍加强结构的CAD/CAE一体化设计

针对减摇鳍安装部位复杂的结构形式和载荷引起的结构设计和载荷分析问题,以某舰用不可收放式减摇鳍的加强结构为例,探讨了减摇鳍加强结构三维设计、载荷分析和性能评估方法,将三维设计软件CADDS5优秀的可视化技术和有限元分析软件MSC.Patran/Nastran强大的结构分析能力有效地结合起来,对其进行CAD/CAE一体化设计分析,获得减摇鳍加强结构的力学特性,为结构优化提供依据.     

基于标准中间文件的CAD-CFD接口开发与应用

船舶行业的虚拟试验系统需要在CAD软件中建模在CFD软件中分析计算,两者往往需要重复建模,或者需要花费大量精力进行数据转换和复用。为此,提出在CAD和CFD接口程序设计中建立标准中间文件的方法,两者可共用一套标准数据,实现快速建模。介绍设计的标准中间文件格式;并设计接口程序抽取、解析标准中间文件中的船体型值表数据,在UG中自动创建船体模型,根据计算域参数和网格信息数据在Gambit中自动建立计算域、划分网格,导出CFD软件Fluent支持的msh格式数据,最终完成流体分析,解决了手工工作的繁琐和不系统问题。     

关于船体几何模型从CATIA到MSC.Patran的转换

介绍对CATIA几何模型进行规范化处理,利用CATIA CAE划分网格及优化、提取网格属性及分组信息后转换到MSC.Patran中的方法。以1艘30万t超大型油船(VLCC)舱段结构的CATIA几何模型为例,成功进行转换及计算。验证表明:转换后的信息完整,无需二次加工;该方法可操作性和实用性强,且适用于船体结构复杂的板梁模型。     

60客位海景观光船结构强度计算和校核

由于工作于水下,水下观光船大量使用钢化玻璃结构,使船体强度的校核很难用常规规范的方法或舱段有限元方法,为此,运用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran对60客位海景观光船进行全船有限元建模,根据规范计算波浪和运动载荷,对模型进行加载,计算得到全船包括钢化玻璃结构在内的应力分布和相对变形情况.     

基于谱分析法的大型集装箱船疲劳强度评估

本文采用谱分析法对船舶进行疲劳强度评估,论述了谱分析法的基本原理.以1艘大型集装箱船为例,利用MSC.Patran软件进行全船有限元建模,采用三维线性势流软件Compass-Walcs进行波浪载荷计算,通过PCL语言完成波浪载荷及舱室惯性力的自动加载,结合S-N曲线和Miner线性累积损伤理论对大型集装箱船的典型部位进行疲劳强度评估.     

基于PCL语言的梁截面自动生成

在船体结构有限元建模的过程中,定义梁单元是既重要又繁琐的步骤。一艘船上的骨材种类通常很多,在建模时需要定义很多的梁单元截面属性。文章利用通用有限元软件Patran中的PCL(Patran Command Language)语言,对Patran进行二次开发,使建模过程中的梁单元截面自动生成,节约了建模时间。     

船舶结构有限元模型局部修正方法研究

为了实现船舶结构有限元模型中开孔和趾端的快速建模,针对有限元网格的局部区域细化方法,基于Patran平台设计开发参数化建模程序。实测证明,该程序能够快速准确地创建开孔和趾端,在一定程度上减轻审图验船人员的繁琐重复劳动,提高审图效率。     

螺旋桨自动化几何建模和网格划分技术

为了快速实现船用螺旋桨有限元建模,为极限强度分析和疲劳校核做准备,针对船用螺旋桨的结构特点,利用MSC.Patran前后处理器的二次开发技术,开发了1套螺旋桨自动化建模软件,定义了螺旋桨建模的型值表标准格式,实现了螺旋桨几何建模和网格划分的自动化.对某冰区加强螺旋桨进行了建模和计算,结果表明,系统建立的螺旋桨模型能保持良好的光顺效果和网格质量,满足计算要求.本文提出了基于MSC.Patran的螺旋桨自动建模方法,避免了传统手工建模中复杂和重复的工作,大幅提高了螺旋桨设计分析效率,具有重要的参考价值.