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CAE/模拟仿真 |
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安世亚太精益案例：电子产品多学科（热-固-流-电磁）协同 |
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作者：安世亚太 |
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中国电子科技集团公司某研究所主要开发电子系统、电子设备、以高新电子技术及其工程应用为主，该所产品涉及通信、测量、气象、航空、汽车、信息系统集成、功率电子产品、信号处理产品、射频仿真产品等各大类，是电子工业高新技术重大科技攻关项目的中坚力量。
为了对电子产品的工作环境进行准确模拟，该研究所在 PERA Simulation 平台上建立了为电子产品研发流程量身定做的协同仿真工程环境，提高了电子产品结构（如散热系统、电源系统等）在真实工作环境下的动态性能设计能力与仿真能力，提高了设计的准确性、动态性、协同性和效率。
面临的挑战
该研究所在多年的电子产品仿真应用中积累了不少单物理场，单学科的研发经验和技术积累，但是在系统级多学科、协同仿真环节存在一些技术瓶颈，如何突破这些技术障碍是提升电子产品研发能力的关键所在。因此 该研究所希望连通 各个“信息孤岛”（ CAE 仿真工具）构建协同仿真环境， 对电子产品研发的仿真环节提出了更高层次的要求：
• 电子产品环境仿真过程实现不同仿真工具间的参数、模型传递和仿真工具的集成；
• 同一仿真流程可应用于不同产品形式、不同设计方案；
• 设计师能应用熟悉的工程化语言，通过在设计模型上完整定义产品性能的参数就可完成设计方案的多物理场耦合协同仿真和优化；
• 最终实现仿真过程中人与人的协同、技术和技术的协同、业务和业务的协同。
电子产品协同研发平台的建立
针对以上需求该研究所应用 PERA.Simulation 平台提供的双向参数 CAD 接口、仿真工具接口 CAX-plugin 、工程参数管理有效实现工具间的参数、模型的传递和转化，从而达到利用平台的集成功能实现不同工具之间协同仿真的目的。
多学科综合仿真环境
利用 PERA.Simulation 平台的流程模板以及模板定制工具，通过对不同部件，如散热系统、电源系统等，性能仿真流程的分析，提取流程的共性进行集成定制。通过人工交互选择的方式处理产品形式和设计方案的差异，使定制的流程能应用于产品的不同情况。
电子产品工作环境多物理场耦合协同仿真业务流程
应用 PERA.Simulation 平台的双向参数 CAD 接口和建模模块，将产品不同功能部分进行命名，将性能仿真的参数和设置，如载荷、边界条件等，与组名进行关联，可实现数据在定义好的流程中传递处理。
电子产品工作环境多物理场耦合协同仿真优化流程
应用效果
通过电子产品工作环境多物理场协同仿真工程环境建立，解决了实际环境仿真的技术问题，使设计师能按照流程进行结构、热和流体、电磁等性能进行仿真，通过试验对比验证了仿真结果的准确性，并最终实现电子产品多学科性能的优化。
电子产品工作环境多物理场耦合协同仿真结果（变形、振动、温度、流场）
电子产品真实工作环境下电气性能 v.s. （幅角、相差）仿真结果
相比传统的单学科孤立的性能仿真，协同仿真工程环境可进行物理场协同仿真、产品工作环境动态仿真，并提高了规范性、自动化及数据的管理水平。
结束语
该研究所通过实际工程应用感受到协同仿真平台 PERA.Simulation 对实现电子产品研发过程的又好又快贡献：
• 应用 PERA.Simulation 进行产品工作动态环境的多物理场性能仿真和优化，确保设计方案能同时考虑不同因素的影响，比孤立单学科仿真提高准确性。
• 通过流程的固化，统一并规范了不同设计师的分析过程，避免了不同人员分析差异性。
• 通过工具的集成、数据的自动处理和传递，减少了人工处理数据的繁琐，避免了人为错误的发生，提高了工作效率和自动化程度。
•利用模板和自动化处理技术，设计师不必深入掌握很多分析工具的使用，把更多精力放到产品本身问题的解决上。对产品设计仿真手段的推广起到积极作用，减少物理样机和试验次数，从而节约更大的开发成本。
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(9/13/2011) |
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