航空发动机控制系统多学科仿真平台

FWorks是一个用于航空发动机控制系统分析、设计、集成和验证的综合平台,但是控制系统部件的仿真往往依赖于不同的仿真工具,因此在FWorks平台上集成这些不同仿真工具建立模型是一个极大的挑战。为此,通过在FWorks平台中集成FMI接口,在该平台上实现了多学科仿真软件模型联合仿真,极大地扩展了平台的仿真能力。     

基于SOA的航空发动机设计/仿真集成管理系统

航空发动机产品的研制需要多个企业设计所共同协作才能完成,为了提高设计效率,实现数据的交换与共享,构建了基于SOA的航空发动机设计/仿真集成管理系统,提出了基于集成管理系统的航空发动机设计过程,实现了跨领域的多学科协同设计与仿真,给出了航空发动机设计/仿真集成管理系统体系框架等关键技术。最后以某型号压气机典型零部件轴流叶轮及机匣为例验证了该方法的有效性。     

面向场景的航空发动机基于模型的系统工程设计

在分析当前主流基于模型系统工程(MBSE)设计方法的基础上,针对商用航空发动机研制的复杂性及其系统设计中需求分析与物理模型交互难的问题,提出一种面向航空发动机全生命周期运行场景的MBSE设计方法.结合商用航空发动机设计研发特点,构建了一套面向全生命周期运行场景的MBSE设计流程,基于发动机全生命周期运营阶段、内外部环境、状态模式3个维度组合的场景全面捕获系统需求;基于可扩展标记语言的数据交换格式,对SysML模型和Modelica模型转换技术进行研究,实现了从需求模型到物理性能模型的转换,从而支撑基于同一架构开展系统功能和性能设计,进而建立面向商用航空发动机运行场景的一体化多学科仿真环境,实现对商用航空发动机研制需求的闭环验证.以某型号大涵道比涡扇航空发动机的地面起动场景为例,验证了所提方法和技术的可行性与有效性.     

“天河一号”工业设计仿真云平台中间件研究

在"天河一号"超级计算机上搭建了工业设计仿真云平台,研发了该平台的核心部件——工业设计仿真云平台中间件,该中间件软件集成了多款大型CAE软件、SLURM作业调度软件、License管理软件、计算资源管理功能软件。提出了工业设计仿真云平台的总体架构,以及工业设计仿真云平台中间件的设计思想、体系架构,解决了作业状态转换、作业提交等关键技术问题。使用工业设计仿真云平台对火星着陆气囊的碰撞分析进行了仿真实验,结果表明利用工业设计仿真云平台中间件软件可以简便地使用"天河一号"超级计算机的计算资源。     

基于iSIGHT的变循环发动机性能优化

通过对变循环发动机结构形式和工作机理的分析研究,依照模块化合成程序的计算流程,给出了变循环发动机数学模型,利用面向对象的C++程序语言发展了基于部件类的变循环发动机数值仿真软件。利用商用软件iSIGHT的多学科优化能力,该仿真软件具有可视化操作界面,具备进行设计点的性能仿真计算、非设计点特性仿真计算以及设计点任务分析的仿真计算的能力。基于iSIGHT优化平台,对变循环发动机的性能进行了优化分析。     

基于iSIGHT平台翼型气动优化CAD/CFD集成技术研究

传统的翼型设计中,CFD大多用来检验设计结果,而不是驱动翼型优化设计。两者基本上处于孤岛状态,没有实现有机的集成。为使CFD更好的应用到翼型优化设计,实现翼型设计/仿真的协同优化设计,需要针对现有的仿真分析软件和设计模型,利用集成优化平台进行流程集成和数据集成。采用集成优化平台iSIGHT实现了翼型参数化程序、UG建模软件、CFD计算分析软件Fluent之间的数据集成与过程集成,从而为基于翼型的多学科协同优化研究打下了基础。     

基于NSGA-Ⅱ的发动机冷却风扇叶片优化设计

以UG和Fluent流体仿真软件为基础,进行发动机冷却风扇参数化建模和数值仿真研究。利用CAESES多学科优化平台,搭建发动机冷却风扇设计、仿真和优化一体化平台,基于响应面近似模型和多目标遗传算法NSGA-Ⅱ,对冷却风扇的流量和功率进行优化,实现流量提升9.81%,功率降低2.72%。     

数字化集成技术在航空复杂产品制造过程中的应用

结合航空发动机数字化生产应用的具体实践,针对现有的数字化集成制造模式不能满足航空复制产品制造对DNC/PDM/MES数据集成的需求,提出数字化集成技术在航空复杂产品制造过程中的应用研究。通过分析数字化集成技术在航空复杂产品制造中的应用现状,从MES控制层、PDM数据管理层、DNC传输层和生产现场应用层建立了制造数据集成模型。在分析系统集成模式下制造数据流的基础上,基于Webservice研究了系统集成模式下制造信息服务的发布与调用技术,实现了基于Webservice的制造数据集成。以某航空发动机盘轴零件生产中数据集成平台构建为例,验证了所提方法的有效性。     

航空发动机数字化协同平台关键技术研究

针对中国航空发动机行业对多厂所联合协同研制的需求,提出航空发动机协同工作平台的建设目标,建立了异地多厂所发动机联合研制协同平台体系架构。在深入分析了协同平台所支持的协同设计、协同制造和协同设计制造3种协同模式及其工作范围之后,重点研究了构建数字化协同平台的3项关键技术——并行工作组织与实施、协同工作平台建设和型号工程数据中心,有效解决了实施航空发动机数字化协同平台过程中的技术难题。     

面向舰面航空保障效能评估的智能超实时仿真系统构建方法

随着仿真性能需求和应用规模的提高,满足超实时仿真效率要求,提高系统的重用性、扩展性和智能化水平,成为仿真系统构建的关键问题。基于传统仿真技术研究,从系统的软件模块组成、仿真推进策略、模型状态管理等方面,设计了基于试验设计方法的智能超实时仿真系统架构,提出了基于并行仿真技术及主动全局仿真时间管理机制的超实时仿真策略。通过针对大型舰船舰面航空保障过程的仿真示例,验证了超实时仿真系统的设计思想,达到了面向航空保障过程的仿真推演及效能评估目标。     

复杂装备智能设计软件构建方法及实践

复杂装备的研发涉及到复杂的流程、庞杂的数据和多学科零散的分析求解方法,其设计又是一个多轮次迭代寻优的极富创造性过程,需要大量借鉴专家知识体系、设计经验和资源数据。针对上述问题和需求,以智能设计基本理论和关键技术为基础,以基于模型的复杂装备智能设计问题软件化和应用效益为目标,提出了一种基于智能设计思想的复杂装备数字化设计方案和实现方式,并基于航空行业的案例进行了实用化阐述,设计分析质量得到了大幅提升。     

航空发动机数字化协同平台关键技术研究

针对中国航空发动机行业对多厂所联合协同研制的需求,提出航空发动机协同工作平台的建设目标,建立了异地多厂所发动机联合研制协同平台体系架构.在深入分析了协同平台所支持的协同设计、协同制造和协同设计制造3种协同模式及其工作范围之后,重点研究了构建数字化协同平台的3项关键技术--并行工作组织与实施、协同工作平台建设和型号工程数据中心,有效解决了实施航空发动机数字化协同平台过程中的技术难题.     

复杂电子装备结构数字化样机探索与实践

针对复杂电子装备研发的多品种、少批量、更新换代快、多学科耦合等特点,结合多年的工程探索实践,提出了复杂电子装备结构数字化样机实施模式,剖析了结构数字化样机技术原理,建立了结构数字化样机标准体系架构,规范了基于全三维的全流程协同设计和协同仿真流程,建立了基于模型的系统工程(MBSE)思想的结构数字化样机集成平台.目前,结构数字化样机技术已在多型雷达的研制过程中得到应用,并发挥了重要作用.     

船用设备多学科数据融合及集成优化技术研究

传统的船用活塞设计中,CAE多是用来检验CAD的设计结果,而不是用来驱动产品设计。为使CAE更好的服务于船用活塞结构设计,提出了基于CAD/CAE的船用活塞多学科优化设计技术。技术针对现有的分析软件和设计模式,利用集成优化框架平台进行流程集成及数据融合。最后采用集成优化平台iSIGHT,初步实现了建模软件SolidWorks、ANSYS分析软件之间的数据融合和集成优化过程,为后续的基于多学科的柴油机性能协同优化研究工作打下基础。     

ISIGHT在发动机性能参数优化中的应用

阐述了多学科设计优化技术,在ISIGHT环境下,集成了AVLBOOST软件对发动机的压缩比、点火提前角、配气相位进行多学科设计优化。与原有试验数据进行了对比,得出了多学科设计优化技术更好、更快地达到优化目的的结论。     

集成电路协同仿真的数据管理与应用

针对集成电路多学科协同仿真数据种类多样、数据存储分散的问题,对集成电路协同仿真工作项目的数据需求进行了归纳,包括信号完整性仿真、热仿真、振动仿真、寿命仿真工作项目,并运用基于C/S架构的仿真数据管理平台软件系统对集成电路协同仿真数据进行了管理与数据处理,实现了协同仿真数据的规范化存储以及相关仿真性能参数的比对,并支持与ANSYS软件、SIGRITY软件的数据接口,可直接读取集成电路协同仿真输出的数值文件。研究结果表明:该软件系统具备协同仿真数据管理以及数据处理的功能,并支持与多种CAE工具软件的数据接口,为集成电路协同仿真数据的信息共享、传递提供了保障。     

工业互联网平台架构及建设实践

为助力制造业综合应用物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术，帮助制造企业改进生产管理，推进智能制造改造升级，加速企业数字化与智能化转型，研究了工业互联网平台的架构体系，包括总体架构、集成架构、部署架构及平台安全体系，并基于该架构体系研发了华润工业互联网平台。平台由边缘层、基础设施层（IaaS）、平台层（PaaS）、应用层（SaaS）组成，边缘层主要负责设备连接与数据采集，IaaS层提供云计算资源，PaaS层由数据中台、技术中台、业务中台等组成，SaaS层为工业应用。平台具备IoT边缘计算、云平台服务、大数据分析与治理、工业模型服务、App快速开发5大能力，在企业应用实践中取得了较好成果，入选2022年工信部“双跨”平台，可为其他企业的工业互联网平台建设与应用提供参考。     

航空发动机设计集成平台建设与实践

为了支撑商用航空发动机的研制,满足未来适航认证管控要求,就需要开展航空发动机设计集成平台的建设,有效管控设计过程、缩短研制周期、降低研制成本。在综合考虑业务成熟度和信息系统复杂度的基础上,某企业在整个设计集成平台实施过程中,充分参考系统工程方法论开展项目技术管理工作。从项目整体策划、团队组建、需求管理、关键技术、工程验证、运行管理、推广策略等方面对建设实践工作进行了思考总结,为其他企业的设计集成平台实施工作提供参考。     

航空智能制造标准体系架构设计方法研究

针对航空智能制造标准化顶层架构欠缺的问题,借助于美军体系架构理论,围绕航空制造特点,从企业视角、产品视角和能力与服务视角三个维度分别研究建立了航空智能制造体系,以此为基础研究确立了三个维度的标准化体系架构,综合不同视角下的体系架构形成了航空智能制造标准体系架构,为航空智能制造标准化相关标准的研究与制定提供了指导。     

航空发动机气密性设计和验证

泄漏对航空发动机性能、安全和寿命均有重要影响,但目前国内军标、航标等仍尚未建立航空发动机气密性检查的评定方法和试验规范。本文从商用发动机研制需求出发,制定了一套涵盖设计、装配和试验整个研制阶段的发动机气密性设计与验证思路:主动策划典型结构泄漏特性研究、并进行结构优化;策划发动机多层级的打压试验、提前识别泄漏风险;建立发动机泄漏影响分析方法和评估模型;利用打压方案支撑进行试验过程中的漏油问题排故等。构建气密性设计、仿真、试验耦合的多学科研究体系,以支撑发动机运转试验,为提高发动机性能、可靠性和安全性奠定技术基础。