楊 健

（武漢晴川學院，湖北 鄂州 430000）

基于CAE的二次開發(fā)分類整理與歸納研究

楊 健

（武漢晴川學院，湖北 鄂州 430000）

通用的CAE軟件具有強大的工程應(yīng)用能力和廣泛的通用性，但同時也造成了軟件通用性不強的特點。針對這一不足，常用CAE軟件都提供了可擴展性平臺，方便用戶根據(jù)自身需要隨時進行定制開發(fā)。文章圍繞CAE軟件二次開發(fā)展開論述，詳細介紹了目前常用CAE軟件的二次開發(fā)方法和思路并舉例說明。

CAE；二次開發(fā)；分類整理

1 什么是二次開發(fā)

在現(xiàn)有的軟件上進行定制修改和功能擴展，然后方便地實現(xiàn)某一特定功能，都不會改變原有系統(tǒng)的內(nèi)核。本文重點介紹CAE行業(yè)常用軟件的二次開發(fā)類型與方法。

二次開發(fā)常用思路與步驟：（1）開發(fā)語言；（2）仿真類型；（3）API；（4）SDK；（5）標準函數(shù)；（6）數(shù)據(jù)格式。

2 分類整理與歸納

常用CAE工具軟件集成開發(fā)實質(zhì)是對工程師常用工具軟件進行有效整合的過程，整合后的系統(tǒng)更加方便工程師開展業(yè)務(wù)。

常用CAD軟件二次開發(fā)涉及最重要的兩個方面就是構(gòu)建數(shù)據(jù)庫和圖形庫，這兩個重要的部分都有利于設(shè)計過程知識和經(jīng)驗的積累與沉淀。

常用CAE軟件二次開發(fā)目前機械、航空航天和船舶等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的仿真軟件大致分為流體軟件和結(jié)構(gòu)軟件兩類，這兩類軟件一般都可以進行二次開發(fā)用以擴展軟件本身的功能和使用的方便性。

CAE軟件二次開發(fā)中常常涉及以下幾個方面：

（1）開發(fā)語言。首先確定該CAE軟件是否具有可擴展性，是否支持可擴展的二次開發(fā)；其次，不同的CAE軟件有各自相應(yīng)的開發(fā)語言。

（2）開發(fā)方式。開發(fā)方式有兩種：一種是直接在軟件內(nèi)部開發(fā)，另一種是有命令流一樣的腳本產(chǎn)生。

（3）模板定制。對某一特定類型的仿真計算制定一個具體的操作過程和規(guī)范，用來固化某種仿真經(jīng)驗同時降低軟件應(yīng)用門檻、簡化使用方法。

綜合設(shè)計系統(tǒng)—模板最終歸宿：企業(yè)信息化過程中涉及管理企業(yè)發(fā)展過程中積累的知識和經(jīng)驗，CAE軟件的二次開發(fā)需要建設(shè)綜合設(shè)計系統(tǒng)統(tǒng)一管理各種工具軟件和仿真模板。綜合設(shè)計系統(tǒng)包括3個部分：（1）工作流（Workflow）。解決多人之間的協(xié)同工作，提供任務(wù)分解與分派、業(yè)務(wù)關(guān)系定義、流程管理、數(shù)據(jù)協(xié)同、資源的調(diào)度和調(diào)配等技術(shù)。（2）工具流（SimFlow）。實現(xiàn)學科之間的工具協(xié)同，解決多學科應(yīng)用集成和多學科優(yōu)化。（3）步驟（Steps）。對應(yīng)于單一設(shè)計/仿真工具，面向設(shè)計/仿真工具內(nèi)部的工作步驟。

3 典型案例展示

下面的案例完整地展示了工具集成與二次開發(fā)的整個過程，本文給出了具體的演示步驟，給讀者清晰的開發(fā)思路與具體的用戶體驗。Fluent二次開發(fā)案例演示如下。

第一步：啟動Fluent軟件。

第二步：加載內(nèi)流場仿真模板。

第三步：設(shè)置模型設(shè)置用戶界面。導入模型網(wǎng)格，點擊“導入msh文件”按鈕，彈出“Select File”對話框，選擇需要導入的msh網(wǎng)格文件。網(wǎng)格縮放與選擇、求解器設(shè)置最后的結(jié)果如圖1所示。

圖1 求解器設(shè)置最終結(jié)果

第四步：設(shè)置流場計算模型用戶界面。打開流場計算模型用戶界面、打開能量方程，勾選能量方程、選擇湍流模型最后的結(jié)果如圖2所示。

圖2 選擇湍流模型結(jié)果

第五步：設(shè)置添加材料屬性用戶界面。打開添加材料屬性用戶界面、設(shè)置流體（air）材料屬性。

第六步：設(shè)置域定義用戶界面。打開定義域用戶界面、設(shè)置域材料屬性、設(shè)置環(huán)境壓力值最后的結(jié)果如圖3所示。

第七步：定義模型邊界條件。打開定義域用戶界面、定義入口邊界條件、定義出口邊界條件、定義壁面邊界條件、定義耦合邊界條件。

第八步：求解設(shè)置。打開求解設(shè)置用戶界面、欠松弛因子控制、點監(jiān)控器設(shè)置、初始化設(shè)置、求解設(shè)置最后的結(jié)果如圖4所示。

第九步：查看后處理結(jié)果。查看云圖設(shè)置查看壓力范圍值、查看矢量圖設(shè)置查看速度范圍值、查看流線圖設(shè)置壓力上下限值、查看Xyplot設(shè)置坐標顯示方式。

圖3 定義域用戶界面相關(guān)設(shè)置結(jié)果

圖4 求解設(shè)置用戶界面、欠松弛因子控制、點監(jiān)控器設(shè)置、初始化設(shè)置、求解設(shè)置結(jié)果

[1]周敏，鄧學雄，陳君梅.UG二次開發(fā)技術(shù)及其應(yīng)用[J].圖學學報，2005（5）：42-44.

[2]秦闖，劉戰(zhàn)強，葉洪濤.基于UG二次開發(fā)技術(shù)的CAD/CAE/CAM軟件集成方法研究[J].機床與液壓，2015（9）：141-144.

Research on the classification and classification of the two development based on CAE

Yang Jian
（Wuhan Qingchuan College, E’zhou 430000, China）

General CAE software has strong application ability and wide versatility, but also caused by the characteristics of the software are not universal, to solve this problem, the commonly used CAE software provides a scalable platform to facilitate user customization development at any time according to their own needs. This paper focuses on the two development of CAE software, and introduces the two development methods and ideas of the commonly used CAE software in detail.

CAE; two development; classification

楊?。?982— ），男，湖北鄂州，碩士，講師；研究方向：計算機軟件與理論。