需求：
產(chǎn)品開發(fā)是一個跨部門，跨學(xué)科的協(xié)同設(shè)計過程，多數(shù)情況下產(chǎn)品的研發(fā)需要多個部門配合工作，而當(dāng)需要對產(chǎn)品功能進行仿真驗證時，需要把各部分模型進行集成，獲得各部分模型之間的耦合關(guān)系，且需要在仿真過程中保證各部分模型之間能夠進行高效的數(shù)據(jù)交互。所以在系統(tǒng)級的多學(xué)科數(shù)字化建模之后，還需要進行耦合仿真。例如各個行業(yè)遇到的耦合問題：
航空航天：氣動彈性中聯(lián)合仿真問題、環(huán)控系統(tǒng)（乘員艙、駕駛艙等）與艙內(nèi)流動耦合計算，關(guān)鍵部件（如：異型管、噴射泵、燃燒室、油泵等）與系統(tǒng)耦合計算、燃滑油熱管理、壓氣機渦輪葉片顫振問題等。汽車：汽車發(fā)動機、排氣歧管、冷卻水套流固熱耦合換熱耦合仿真分析，整車熱控制、液力變矩器、盤式制動系統(tǒng)、發(fā)動機懸置減震器流固耦合仿真等。
船舶：設(shè)備艙和通風(fēng)系統(tǒng)的聯(lián)合仿真計算、船舶總體強度仿真和發(fā)動機散熱耦合仿真等。
核電：水錘力與管道的結(jié)構(gòu)應(yīng)力的聯(lián)合仿真、壓力容器、閥門與管道的熱疲勞分析中涉及的聯(lián)合仿真，管道熱分層問題和安全殼冷卻耦合仿真等。
因此，為產(chǎn)品研發(fā)提供一個多學(xué)科軟件之間耦合仿真環(huán)境實現(xiàn)對各類仿真工具、打通工具間的數(shù)據(jù)接口、進行聯(lián)合仿真自動化，提高仿真設(shè)計效率變得非常必要。
解決方案：
冪知科技提供一個自主研發(fā)的多物理場耦合框架，在此基礎(chǔ)上進行少量開發(fā)能夠快速實現(xiàn)多物理場的耦合覆蓋流體、結(jié)構(gòu)、電磁、運動、顆粒等多個主流學(xué)科，并支持這些學(xué)科內(nèi)的主流仿真軟件，同時也支持與系統(tǒng)分析軟件和自研軟件間的耦合分析。
框架基本結(jié)構(gòu)：
該框架主要包含的部分多物理場耦合客戶端、耦合服務(wù)端和各個仿真軟件的適配器模塊:
耦合時序：
對于穩(wěn)態(tài)問題來說，由于只存在一個解，因此數(shù)據(jù)交換時序?qū)︸詈嫌嬎憬Y(jié)果的影響不大。對于瞬態(tài)問題來說，由于初始狀態(tài)決定了解，因此初始數(shù)據(jù)交換階段的數(shù)據(jù)交換時序?qū)β?lián)合仿真計算結(jié)果的影響很大。為了得到符合物理實際的解，在初始數(shù)據(jù)交換階段需要選擇合適的數(shù)據(jù)交換時序：
耦合過程：
耦合計算的過程可以分為4步：
1) 模型準備：用戶在CAE程序中準備要參與聯(lián)合計算的模型文件。
2) 耦合計算定義：即耦合計算配置，用戶在圖形界面模塊中進行操作，配置耦合模型、耦合參數(shù)、耦合格式和耦合算法等。
3) 耦合計算運行： 聯(lián)合仿真服務(wù)模塊通過相應(yīng)的適配器模塊控制CAE程序進行聯(lián)合仿真計算；計算過程中聯(lián)合仿真服務(wù)模塊可以調(diào)用監(jiān)視器模塊對聯(lián)合仿真計算過程進行監(jiān)視。
4) 后處理：后處理模塊可以讀入聯(lián)合仿真服務(wù)模塊輸出的數(shù)據(jù)文件并對數(shù)據(jù)進行處理。
耦合計算的配置和監(jiān)控：
框架支持以圖形化的方式配置聯(lián)合仿真參數(shù)，如指定各個仿真軟件中需要進行數(shù)據(jù)傳遞的邊界，同時啟動耦合仿真，啟動程序進行系統(tǒng)控制仿真；同時，通過中間接口進行數(shù)據(jù)交換，最后以曲線或模型的方式展示聯(lián)合仿真過程中各個仿真軟件的計算結(jié)果。
耦合配置示意
耦合監(jiān)控示意
耦合結(jié)果輸出
