需求：
產(chǎn)品開發(fā)是一個(gè)跨部門，跨學(xué)科的協(xié)同設(shè)計(jì)過程，多數(shù)情況下產(chǎn)品的研發(fā)需要多個(gè)部門配合工作，而當(dāng)需要對(duì)產(chǎn)品功能進(jìn)行仿真驗(yàn)證時(shí)，需要把各部分模型進(jìn)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(jìn)行高效的數(shù)據(jù)交互。所以在系統(tǒng)級(jí)的多學(xué)科數(shù)字化建模之后，還需要進(jìn)行耦合仿真。例如各個(gè)行業(yè)遇到的耦合問題：
航空航天：氣動(dòng)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(dòng)耦合計(jì)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(jì)算、燃滑油熱管理、壓氣機(jī)渦輪葉片顫振問題等。汽車：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、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(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)算、船舶總體強(qiáng)度仿真和發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)多學(xué)科軟件之間耦合仿真環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)各類仿真工具、打通工具間的數(shù)據(jù)接口、進(jìn)行聯(lián)合仿真自動(dòng)化，提高仿真設(shè)計(jì)效率變得非常必要。
解決方案：
冪知科技提供一個(gè)自主研發(fā)的多物理場(chǎng)耦合框架，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行少量開發(fā)能夠快速實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)的耦合覆蓋流體、結(jié)構(gòu)、電磁、運(yùn)動(dòng)、顆粒等多個(gè)主流學(xué)科，并支持這些學(xué)科內(nèi)的主流仿真軟件，同時(shí)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(chǎng)耦合客戶端、耦合服務(wù)端和各個(gè)仿真軟件的適配器模塊:
耦合時(shí)序：
對(duì)于穩(wěn)態(tài)問題來說，由于只存在一個(gè)解，因此數(shù)據(jù)交換時(shí)序?qū)︸詈嫌?jì)算結(jié)果的影響不大。對(duì)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(shí)序?qū)β?lián)合仿真計(jì)算結(jié)果的影響很大。為了得到符合物理實(shí)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(shí)序：
耦合過程：
耦合計(jì)算的過程可以分為4步：
1) 模型準(zhǔn)備：用戶在CAE程序中準(zhǔn)備要參與聯(lián)合計(jì)算的模型文件。
2) 耦合計(jì)算定義：即耦合計(jì)算配置，用戶在圖形界面模塊中進(jìn)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(jì)算運(yùn)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(jìn)行聯(lián)合仿真計(jì)算；計(jì)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(duì)聯(lián)合仿真計(jì)算過程進(jìn)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
耦合計(jì)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(gè)仿真軟件中需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的邊界，同時(shí)啟動(dòng)耦合仿真，啟動(dòng)程序進(jìn)行系統(tǒng)控制仿真；同時(shí)，通過中間接口進(jìn)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(gè)仿真軟件的計(jì)算結(jié)果。
耦合配置示意
耦合監(jiān)控示意
耦合結(jié)果輸出
