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SALOME数值模拟平台综述

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SALOME是一款由法国电力集团(EDF)、法国原子能和替代能源委员会(CEA)和Open CASCADE三方合作开发的开源工业仿真平台,包含仿真前处理和后处理所需的多种数值工具。平台提供一套完整的解决方案,涵盖从原始输入数据导入、几何与网格模型建立、到计算结果可视化和后处理分析的一整套流程,在此过程中实现各个辅助性分析模块(如数据同化辅助模拟,不确定性分析,计算流程管理,计算资源定义等)与求解模块的实时数据交换和多物理场求解器耦合运行

数值仿真平台SALOME介绍

功能综述

几何和网络模块

SALOME的几何模块提供了3D模型的创建/修改,导入/导出,修复/清除等功能,其支持不同格式的CAD模型,通过集成外部CAD读写模块可直接与其它CAD软件创建的模型相互导入。

基于规范的开源网格生成算法,网格模块可实现网格的生成和编辑功能。其集成常用商业网格生成器,能够生成网格并对其进行分组定义、质量检查等编辑操作。计算网格生成后,可针对研究区域进行局部网格加密、定义计算流域等操作。

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计算分析

SALOME中的管理工具可对工作流进行监控。它可以通过连接相关模块,执行使用单独或多个求解器的耦合运算,从而对算例的运行进行管理。


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后处理模块实现含计算结果的网格文件的导入/导出(MED,unv, vtk等格式),对计算结果实现可视化输出,后处理可通过软件图形界面或者执行脚本文件实现。综上所述,SALOME是一个能够满足各类数值计算模拟需求的强大模拟仿真综合平台。

基于规范的开源网格生成算法,网格模块可实现网格的生成和编辑功能。其集成常用商业网格生成器,能够生成网格并对其进行分组定义、质量检查等编辑操作。计算网格生成后,可针对研究区域进行局部网格加密、定义计算流域等操作。

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结构框架

SALOME提供一个集成环境,便于实现对各类物理现象的数值模拟,提供模块化服务,如前面所提几何模块、网格模块、可视化、后处理等。每个模块都具备一个互操作性的图形界面(C  , Qt,PyQt等)、一个文本操作框,用于编写脚本(基于Python语言)和一个用于构建自定义程序的编程接口(APC C   和 Python)。除此之外,SALOME框架下的SALOME-MECA(力学计算)、SALOME-CFD(流体计算)、SALOME-HYDRO(自由表面水力学计算)、SALOME-COEUR(中子计算)等约30个应用为特定研究领域提供求解器,以满足常用计算。

主要部分

SALOME平台主要应用部分包括GEOM, SMESH, PARAVIS, YACS, 分别用于建模,网格生成,后处理以及在计算方案的实现。前面简单介绍了几何和网格部分,这里主要介绍PARAVIS以及YACS模块。

PARAVIS能够对计算结果进行处理,通过图形界面或者脚本文件生成矢量图、流线、2D/3D图、动画展示等结果图,将结果可视化,易于分析。

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YACS模块允许生成、编辑和执行计算方案。计算方案定义了计算机代码的连接和耦合(salome 组件或计算组件),从而使得计算方案在SALOME环境下自动进行执行和控制操作。

应用算例工业应用背景

SALOME平台在核工程领域,如安全壳密闭性,压力容器密闭性,地震分析,汽机性能等领域研究都有广泛的应用。在以下例子中,我们简单介绍其力学分析平台Salome_Meca的应用案例。

裂缝检测

核电站大修期间需要对机械设备进行检测,以判断是否需要更换。不同于创建含有裂缝部件的网格,使用SALOME的特定工具能够对模型的局部区域的网格进行加密,从而有效地规划计算资源的使用;在几何模块定义可裂缝,添加到已有的网格后自动生成新网格,可方便后续的模拟仿真。

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电磁无损检测

下图展示SALOME对蒸汽发生器探测管进行建模,对比实验和模拟的电磁响应分析。在实验过程中由于我们需要对诸如探针之类的敏感部件进行建模,在SALOME中我们就可以对这部分进行重点加密。此外Salome还支持在HPC等高性能处理设备上提交任务,方便大规模计算的执行。其强大的后处理功能也可以对局部物理现象进行更加直观的研究。

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小结

基于以上介绍,我们可以看出SALOME是一个极其强大的开源数值仿真平台系列,其主要特点包括:

  • 提供易于使用的通用界面以降低学习成本和时间

  • 简化新组件在数值计算异构系统中的集成

  • 简化CAD建模和计算软件之间的互操作性

  • 可通过Python命令行执行功能

  • 设置计算软件之间多物理场耦合优先级

  • 基于开源协议,便于开发升级更专业便捷的功能

SALOME平台所包含的模块和功能还有很多未能详尽地介绍,我们将在接下来的文章中详细介绍每个主要模块的功能和应用案例。

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首次发布时间:2022-08-02
最近编辑:1年前
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