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    Industry Solutions

    航空發動機行業解決方案

    aircraft engine solutions

    R & D process difficulties and Solutions

    研發流程難點及解決方案

    透平機械客戶需求收集及系統指標分解 項目背景及目標:         某用戶借助新一代發動機開發的目標設定咨詢項目來建立科學規范的目標設定體系,提高產品規劃的能力;       本目標設定項目覆蓋從客戶需求收集(VOC)到發動機開發的目標設定, 通過項目咨詢學會發動機開發目標設定的方法,主要是QFD方法,達到發動機產品目標設定的國際化和科學化;       結合專業的目標設定(Target Setting)軟件和操作培訓,固化項目過程所有知識及流程,并形成模版庫,XX團隊以后可以用軟件進行產品規劃目標設定;       項目實施流程和方法: 確認需求對象:   獲得客戶關鍵需求和重要度排序 做出發動機的系統設計指標: 獲得發動機設計指標重要度排序和推薦值: <到此結束,感謝您的閱讀!>
    透平機械性能虛擬樣機管理        某商用航空發動機客戶應用C-SDM虛擬性能樣機管理系統搭建航空發動機產品虛擬樣機庫,目的在于積累和管理產品性能大數據,提前對性能仿真和試驗做出合理規劃,并能在新產品設計過程中,利用高精度的虛擬樣機及仿真規范對新設計進行精確快速的性能預測。 性能分解金字塔        SimV&Ve C-SDM 性能虛擬樣機管理系統可以幫助用戶建立起透平機械的性能層級分解金字塔,這個金字塔中會涵蓋透平機械研發中所有關心的性能模型,不同層級之間用連線表示層級驗證關系。用戶實現了“自頂向下分解,自底向上驗證”的性能金字塔。   虛擬樣機管理以及創建仿真和試驗任務 ?在建立的仿真金字塔中,使用了不同顏色標簽顯示仿真標簽中是否具有仿真模型和虛擬樣機,只有具備置信度數據的才是虛擬樣機;用戶非常清晰知道哪些仿真和試驗任務需要創建,哪些仿真模型還未經過驗證; ?用戶在金字塔上選中任何一個標簽,都可以創建仿真和驗證任務; ?創建的仿真和驗證任務,和已經具備的標桿虛擬樣機一起,分配給相關任務的執行人。執行人可以利用標桿樣機和仿真規范,快速進行新的仿真和驗證任務; ?試驗的規劃和仿真的規劃可以同時進行,因為試驗必須是可實現的,同時可以用于驗證仿真的性能能夠達到設計目標。 仿真建模和驗證個人工作區 ?每個用戶進入到個人工作區,可以查看當前登錄用戶的所有待辦任務 ?每個任務根據處于不同階段顯示不同的信息,可以進行不同的操作   虛擬樣機庫建設情況監控 通過可配置的監控工具,仿真負責人可以從型號、學科、部門、層級等維度,清晰掌握產品虛擬樣機的建設情況。 虛擬樣機應用 用戶建立的虛擬樣機具有三個關鍵輸出,利用這三個輸出,用戶可以方便快速準確地進行新產品的性能仿真預測: 仿真結果:針對已經驗證的,具有一定置信度水平的仿真模型和結果 仿真規范:是企業最核心的性能仿真知識,量化了企業建立一定工況和目標下,如何建立某一類高精度仿真模型的所有規范 仿真模板:利用模板工具對仿真規范的直接集成,利用仿真模板,仿真人員可以自動或者半自動獲得高精度的仿真模型及仿真結果<到此結束,感謝您的閱讀!>
             聯合研發中心可為重大透平機械提供數值化解決方案,涉及仿真流程、仿真準確度校核、設計軟件體系和培訓,助力企業和院所開發研制高端透平葉輪機械,主要包括: ?透平機械的水力/氣動設計、葉型開發、計算流體動力學(CFD)分析與優化,包括:渦輪、壓縮機、泵等; ?多機組高等轉子動力學計算、仿真、分析與振動評估; ?透平機械關鍵零部件的動靜強度三維數值仿真計算與可靠性分析; ?焊接制造變形計算、強度分析,以及熱處理和組織結構預測。 技術服務和培訓支持: ?計算機輔助設計(CAD):AutoCAD、SolidWorks、UG、Pro-E、Catia等; ?計算機輔助工程(CAE):Fluent、Abaqus、Marc、CFX、Numéra、Sysweld,cfturbo、ARMD、dyrobes、axstream、fesafe、altair、Qblade、Xfoil等; ?自主開發程序:轉子動力學分析程序及軟件Rotor-bipt、葉輪及蝸殼設計程序與軟件blade-bipt、軸流透平設計程序與軟件turbo-bipt等。 仿真計算工程服務: ?聯合研發中心可以為用戶提供的仿真計算包含以下軟件工具:     <到此結束,感謝您的閱讀!>
    透平機械設計優化咨詢及實施        基于多年的流程及工具經驗,聯合研發中心可協助用戶建立以下透平機械的完整設計及優化體系:        風機(軸流/離心/混流/子午加速)開發與數值化設計體系。     渦輪(燃氣輪機/煙氣輪機/蒸汽輪機)數值化設計體系     泵/水輪機/水力透平數值化設計體系     高速沖壓渦輪/風力機/海洋水力渦輪數值化設計           風力機和沖壓渦輪都是利用風能進行發電或驅動其他設備的透平葉輪裝備,在氣動上不可壓、變槳和遠場特性,使葉型難度增大。聯合中心綜合了傳統設計方法,結合三維氣動數值仿真技術和自主研制的基于matlab二維葉型設計程序開發出風機機數值化設計體系,如下圖所示。   透平膨脹機/渦輪增壓器/空氣循環機數值化設計體系           壓氣機與膨脹機渦輪一體化是透平膨脹機、渦輪增壓器和空氣循環機的典型結構,研制開發該類新型葉輪機械除了單個透平葉輪的氣動設計和強度校核外,更重要的是兩個葉輪的相互匹配問題、軸系的轉子動力學問題。聯合中心開發的數值化體系平臺和解決方案,主要包括匹配參數選取、三維氣動仿真分析準則和轉子動力學評估方法,數值化體系如下圖所示。   <到此結束,感謝您的閱讀!>
    透平機械多學科仿真及優化 多學科聯合仿真模板:          利用多學科聯合仿真工具,某動力企業實現了其關鍵葉輪部件的多學科耦合計算,完整考慮了流場、熱和振動多個因素影響下,最終葉片的結構應力和疲勞特性,并實現了多學科仿真模板的自動運行。   抽象建模技術支持多設計方案的快速仿真:           該多學科模板不僅能自動運行,而且由于Comet軟件特有的抽象建模專利技術,該模板能夠完成不同方案、不同拓撲、不同工況的葉輪的多學科仿真過程,大大降低了企業每次針對不同型號葉輪進行仿真分析的時間周期。     <到此結束,感謝您的閱讀!>
    透平機械CAE參數化模型庫建設 項目背景:       某動力機械企業的有限元建模,尤其是葉輪建模在整個有限元分析工作量中占70%~80%左右,因此,如何快速、準確、高質量地進行自動化進行參數化有限元建模,一直是有限元建模的研究方向。       安懷信為用戶基于已有的三維CAD模型,提供了參數化CAE模型庫建模咨詢服務,實現了: 基于用戶已有的有限元分析建模軟件和分析要求,開發符合企業分析要求的自動化仿真分析流程模板和參數化CAE模型庫系統平臺; 用戶在無需打開CAD設計軟件的情況下,通過修改系統界面設計參數即可自動變更或生成CAE前處理幾何模型; 定義好的仿真分析流程模板自動生成相應的包含求解設置和工況條件的有限元網格模型。 參數化CAE模型庫給企業帶來巨大價值: 提高有限元分析效率:基于仿真分析流程模板快速生成包含求解設置和工況條件的有限元網格模型,極大提高有限元建模效率; 保證有限元仿真分析精度:CAE參數化模型庫集成了企業內部仿真部門經過驗證的的規范和經驗,其保證不同分析工程師得到的仿真結果是一樣的,保證了仿真分析的精度; 提高有限元模型的重用性:參數化CAE模型庫的仿真流程模板基于抽象模型(虛擬模型)創建,可適用于不同的前處理幾何模型,提高了CAE模型的重用性; 加快市場響應速度:對于快速投標項目,三維參數化CAE模型庫可在原分析三分之一左右的時間內可完成相應產品的仿真分析,占得投標先機; 提高仿真部分在企業內部的地位:通過參數化模型庫的建立,加快了仿真分析的效率和精度,提高了仿真部分在企業中的地位和作用。   <到此結束,感謝您的閱讀!>
    透平機械正向方案設計平臺 需求背景:          透平機械正向研發方案設計過程中,既要考慮客戶需求和指標分解,又要利用總體指標計算工具Gasturbo,CFturbo,axstream等進行總體指標計算,還需要建立三維CAD模型,并利用結構/流體/熱/轉子動力學/疲勞等多學科三維仿真工具進行仿真驗證、優化和迭代,最終還需要考慮產品的可制造性、可靠性、加工成本等設計可達性DFX問題,因此,需要建立一個正向方案設計的平臺來支撐如此龐大的方案設計迭代過程。          Co-Co系統是安懷信公司為企業搭建“正向設計研發環境”的強大載體,通過與QFD需求收集和指標分解系統、快速參數化設計CAD系統、高精度仿真虛擬樣機系統、DFX設計可達性系統的集成,Co-Co可以為企業搭建起完整的正向方案設計研發環境,實現自主快速創新設計可能,并積累相關數據和經驗。     實現價值: ?平臺可根據設計指標要求,調用后臺的三維CAD模型庫和CAE模型庫,快速敏捷的生成滿足需求的三維布局方案模型,提升敏捷設計的能力。 ?可快速方便調用各種總體參數計算自研程序,快速完成產品總體系統設計參數的性能及技術指標進行驗證和優化; ?通過集成虛擬樣機庫中的有限元模型、流程模板、仿真規范等,快速完成產品的模態、強剛度、CFD等性能及技術指標的驗證和優化; 中車某企業的Co-Co快速動車組方案設計平臺: ?主界面中包含方案設計所有流程節點,且節點和任務可以分解給不同設計仿真人員來分別完成; ?集成了設計指標體系,設計目的在于滿足各級QFD設計指標; ?集成車體設計總體參數,總體設計人員只需在界面中輸出各參數即可自動生成方案設計CAD模型; ?平臺集成了各數學計算程序,完成限界、重量管理、曲線通過等一系列計算,并確認總體方案可行; ?集成了各自動仿真分析模板,方案CAD模型可快速進行靜動力、氣動等仿真分析,滿足動車規范中的性能要求; ?進入詳細設計過程后,主要部件的設計方案,都可調用集成的DFX規則檢查庫,自動進行方案的可制造性、可維護性、加工成本等規則檢查。 ?通過與DFX設計可達性系統的集成,快速驗證方案設計的可制造性、可靠性、可維護性、制造成本等一系列指標。     <到此結束,感謝您的閱讀!>
    透平機械數學/控制系統模型修正和試驗驗證 項目描述         某航空發動機可交互針對燃油系統數學仿真模型的驗模需求,對所建立的數學模型進行V&V研究。利用試驗數據對仿真模型的參數進行標定,使數學模型的仿真結果與試驗結果的誤差小于10%的精度要求。         本項目研究的數學模型包括:Matlab\Simulink和LMS AMESim模型。利用SimV&Ver Math的驗模軟件,直接集成Simulink和AMESim模型,并且可以解析該數學模型中的模型參數。在SimV&Ver Math軟件中,可以搭建各種分析工作流程,研究模型的參數靈敏度、仿真和試驗結果的精度、仿真模型輸出結果的概率分布圖等。包括: ?參數敏感性分析工作流程; ?仿真模型精度校正流程; ?仿真模型置信度分析流程。   數學仿真模型分層和數學模型創建 層級模型精度修正結果       進行數學模型的精度校正分析,利用試驗數據對仿真模型進行參數修正。選取對仿真結果有重要影響的高靈敏度參數作為修正參數,以仿真結果和試驗結果的誤差作為目標函數,利用SimV&Ver Math的優化算法,進行精度校正,使仿真結果和試驗結果的誤差滿足小于10%的精度要求。   航空發動機燃油系統數學模型驗證價值總結         ?幫助企業建立起基于V&V思想的仿真模型分層理論,并構建航空發動機燃油系統仿真模型的驗模層級;         ?對燃油系統的層級模型進行分層驗模,依次研究部件級、子系統級、系統級別的數學模型,量化并提升各個層級數學模型的精度水平;         ?通過逐層驗證,提高復雜系統級仿真模型的置信度,幫助設計人員建立起對仿真的信心。         ?對經過V&V驗證的仿真模型建立高精度數學模型庫,形成產品的層級金字塔虛擬樣機庫,建立仿真知識庫。      <到此結束,感謝您的閱讀!>
    透平機械有限元模型仿真和試驗驗證       動力學模態仿真和試驗驗證:       利用SimV&Ver Vibrant動力學驗證工具所攜帶的振動測試硬件,可以進行振動試驗獲得發動機或葉輪機構的振動模態ODS模態結果。 SimV&Ver Vibrant可以幫助用戶從外部導入試驗結構的FEA模型,并求解其分析模態振型。該模塊可以使用圖形或數據形式,對FEA模型結果與實驗結果EMA直接進行對比,并通過調整FEA模型的任何參數,對FEA模型進行修正,使之最接近于實驗數據結果 靜力學強度仿真和試驗驗證: 以下是SimV&Ver Statics靜力學仿真驗證工具進行產品靜力學驗證的流程: 首先在一致性分析CAST模塊中,讀入需要修正的仿真模型和結果,并根據初步仿真的結果,在仿真結果文件上直接點選試驗測點,并自動生成試驗大綱,發布給試驗人員 試驗人員根據試驗大綱進行試驗,獲得試驗數據,傳輸回CAST模塊 CAST模塊會自動讀取和轉換測點試驗結果數據,并自動匹配仿真模型相應節點,進行結果的一致性檢查。如果仿真結果置信度足夠高,則直接進入虛擬性能樣機庫,否則繼續進入Updating修正模塊 Updating修正模塊中,將會對仿真模型進行自動化模型自檢、網格驗證、求解器驗證、參數敏感度分析、理想化假設驗證等一系列自動驗證工作,最終結果與試驗結果再次進行一致性檢查。置信度達到要求進入虛擬樣機庫,否則繼續進行UQ不確定性量化分析 UQ模塊中,目前可以考慮輸入參數的概率分布,以及其導致的仿真結果的概率分布和偏離,以概率的方法,確認仿真模型置信度區間是否可以接受。如果可以接受,則進入虛擬性能樣機庫       某動力行業客戶,利用SimV&Ver Statics靜力學仿真驗證工具,對其葉輪進行強度試驗方案設計,以及試驗結果與仿真結果的對比和修正,并自動生成了仿真及驗模報告,大大提高了仿真和驗模的效率,提升了仿真模型的準確性。 利用SimV&Ver其他專業驗模工具,還可以進行氣動、熱、電磁等領域的仿真驗證工作。 <到此結束,感謝您的閱讀!>
    透平機械設計可達性檢查DFX系統          商用發動機集團案例背景          航空發動機產品零件種類和數量都非常的龐大,需要考慮的工藝也比較多,產品的技術研制難度大,尤其是對于商用航空發動機產品來說質量要求較高,研制生產周期要求縮短,對產品的成本控制要求嚴格,這樣就要求在型號研制前期召集大量的有豐富經驗的工藝、生產工程師參與到產品的研制過程中,輔助產品設計師從產品設計源頭盡早發現和解決產品零件加工、部件裝配及總成等各階段可能存在的可制造性、裝配性、成本等相關工藝性問題,提高產品型號設計成熟度,盡可能接近設計一次成功。 存在問題和瓶頸         目前商發在進行商用航空發動機型號研制過程中,設計工藝審查仍然依靠各制造分廠的相關工藝工程師基于產品二維圖紙進行,這種協同模式下存在如下問題:            ?商發研發部門與各分廠技術人員為異地辦公,很難滿足實時工藝審查需求;            ?產品模型在三維與二維多次轉換過程中很難避免出現人為理解誤差;            ?大多沒有工藝背景的研發人員工藝、生產經驗不足,沒有足夠的工藝知識支撐很難在產品設計早期保證其設計質量。   DFX解決方案       針對商發的問題主要實施了如下解決方案:   根據商發發動機產品研制特點,集合設計、工藝及生產經驗豐富工程師一起建立統一的設計工藝規范指南;                在各分廠技術人員的協助下完成機加、鈑金、鑄造、裝配、彎管及增材制造等相關設計工藝規范指南標定形成數字化規則庫;             下圖是DFX系統中具備的9類檢查規則庫:              利用設計工藝自動化審查工具DFMPro輔助設計工程師在產品研發早期進行工藝性審查并自動生成DFX分析報告。             客戶價值         ?設計工藝規范標準化—為異地辦公的研發、工藝及生產工程師建立起統一的設計工藝判定標準,搭建了順暢的溝通平臺;         ?設計工藝審查實時化—研發人員在進行產品設計時可實時進行工藝性問題檢查,大大縮短產品研制周期;         ?應用智能工具代替傳統的人工審查模式,顯著提高工作效率;         ?知識驅動—通過設計工藝數字化規則庫的定制擴展,建立企業最佳實踐經驗總結和繼承機制,將個人經驗規則化形成本企業固有的知識,實現企業知識整合和再利用。   <到此結束,感謝您的閱讀!>
    透平機械三維工藝CAPP系統 案例背景:          航空發動機制造是工業體系中的皇冠, 具有高技術,高投入、高風險、高壁壘的特性;發動機研究和發展工作的特點是技術難度大、耗資多、周期長,工藝是制約航空發動機技術的關鍵,新理論、新材料、新工藝需要長期積累。          航空發動機企業,利用PI 3D三維CAPP系統,可以建立航空發動機制造工藝體系,實現三維設計到三維工藝、三維制造的一體化。   以發動機前機匣為例,用戶建立了三維CAPP相關工藝流程如下:         客戶價值:   PI 3D三維CAPP系統幫助客戶實現了如下價值: 設計與工藝統一在三維平臺上,直接進行面向制造過程的設計,改變傳統的二維工藝設計模式; 打通設計、工藝、制造的三維數據鏈,形成單一數據源,解決傳統的設計、工藝與制造中存在的信息孤島問題; 向各類管理系統(PLM、ERP、MES)提供全三維工藝數據,實現基于模型定義(MBD),為基于模型企業(MBE)打下基礎; 全面提升企業研發、生產、管理和服務的智能化水平,為智能制造做好準備。   <到此結束,感謝您的閱讀!>