一、Salome平臺介紹及二次開發(fā)案例——桁架橋設(shè)計(jì)器

SALOME平臺，由法國電力集團(tuán)、法國原子能和替代能源委員會以及Open CASCADE三方共同開發(fā)，是一個(gè)強(qiáng)大的開源工業(yè)仿真平臺。它涵蓋從CAD設(shè)計(jì)、網(wǎng)格劃分到多物理場耦合計(jì)算、結(jié)果可視化等高級模塊，為工業(yè)級的數(shù)值模擬提供整體流程解決方案。

在SALOME平臺的9系列版本中，SHAPER模塊自9.3版本起得到支持，允許用戶以交互方式繪制具有各種約束的草圖，并支持簡單的3D零件裝配。SMESH模塊則提供了廣泛的網(wǎng)格劃分算法，適用于有限元和有限體積方法，方便用戶按照不同的幾何特性對網(wǎng)格進(jìn)行區(qū)分。

PARAVIS模塊是SALOME平臺中強(qiáng)大的前后處理軟件，支持分布式模式以應(yīng)對大規(guī)?？梢暬蝿?wù)。通過Python腳本的編寫，用戶可以創(chuàng)建批處理可視化任務(wù)或針對可變參數(shù)運(yùn)行可視化任務(wù)，適用于遠(yuǎn)程可視化集群。該平臺的特點(diǎn)在于其強(qiáng)大的二次開發(fā)能力，主要依托于GUI模塊（SUIT）和SIP庫及SWIG庫的集成。通過這些工具，開發(fā)者可以方便地調(diào)用各個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)際模擬仿真的需要組裝現(xiàn)有模塊并添加自定義模塊構(gòu)建仿真APP。

以桁架橋設(shè)計(jì)器為例，這是一個(gè)基于SALOME平臺開發(fā)的仿真APP。該APP集成了SHAPER、GEOM、SMESH、PARAVIS等原有模塊，并使用開源結(jié)構(gòu)有限元軟件Code-Aster作為求解器。用戶在“神工坊”2.0平臺上注冊并登錄后，可以輕松使用這款A(yù)PP進(jìn)行桁架橋的設(shè)計(jì)。APP界面通過GPU集群渲染，保證了流暢的用戶體驗(yàn)。用戶在界面上設(shè)置相應(yīng)參數(shù)后提交作業(yè)，后臺計(jì)算將提交至超算高性能計(jì)算節(jié)點(diǎn)。整個(gè)設(shè)計(jì)流程簡潔直觀，大大降低了仿真設(shè)計(jì)的門檻和成本。

二、通過仿真分析激波效應(yīng)

激波效應(yīng)是氣體動力學(xué)中的重要現(xiàn)象。激波是一種傳播速度比聲速更快的不連續(xù)現(xiàn)象，產(chǎn)生于閃電、爆炸或超音速飛行等。在跨音速擴(kuò)壓器等應(yīng)用中，激波的特性和作用至關(guān)重要。激波管實(shí)驗(yàn)是研究激波產(chǎn)生和傳播的重要工具，通過特定的氣壓和溫度條件，可以觀察到超音速和高超音速流動以及高溫氣體的行為。

在激波管實(shí)驗(yàn)中，除了激波外，還可以觀察到膨脹波和接觸波的傳播現(xiàn)象。膨脹波是一種平穩(wěn)且連續(xù)地膨脹流動的現(xiàn)象，而接觸波則是氣體混合和分離的界面。為了更好地理解和分析激波管中的流動特性，數(shù)值仿真技術(shù)被廣泛采用。

例如，通過使用COMSOL Multiphysics軟件中的App開發(fā)器創(chuàng)建的仿真App，可以求解激波管內(nèi)的密度、動量和內(nèi)能等問題，從而深入研究激波管中的各種流動現(xiàn)象。這些仿真分析有助于更好地理解激波效應(yīng)，并在氣體動力學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。為了驗(yàn)證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，通常會使用Sod的激波管問題作為測試案例。通過這種方式，我們可以確保仿真分析的有效性，并更好地應(yīng)用于實(shí)際工程問題中。激波管模擬：探究波的傳播與相互作用

1. 激波管的構(gòu)建與特性

在當(dāng)前的模擬中，我們構(gòu)建了一個(gè)20米長的激波管，其內(nèi)部由一道隔膜分隔成兩個(gè)區(qū)域。這兩個(gè)區(qū)域具有不同的壓力和密度，為模擬激波和膨脹波的傳播提供了理想的條件。激波管作為研究流體動力學(xué)現(xiàn)象的重要工具，其模擬結(jié)果對于我們理解激波行為至關(guān)重要。

2. 激波與膨脹波的觀察

通過仿真，我們可以清晰地觀察到激波向右傳播以及膨脹波向左傳播的現(xiàn)象。這兩種波在密度上的不連續(xù)性表現(xiàn)得尤為明顯。接觸波的速度相對較慢，當(dāng)激波觸及管壁并與接觸波相互作用時(shí)，激波會被反射，這一行為對于理解激波的動態(tài)特性至關(guān)重要。

3. 物理量的分布分析

在仿真結(jié)果中，我們可以深入分析密度、壓力和速度的分布情況。這些物理量的詳細(xì)數(shù)據(jù)為我們揭示了激波管內(nèi)部的流動狀態(tài)，有助于我們更深入地理解激波的特性和行為。

4. 激波管仿真App的體驗(yàn)

如果您對模擬仿真感興趣，不妨訪問COMSOL案例庫，嘗試使用激波管仿真App。這一工具能夠讓您親身體驗(yàn)到激波模擬的魅力，通過親手操作，您能夠更深入地理解激波的形成、傳播和相互作用。

5. 超音速流動與激波模擬的深度探究

深入了解如何模擬超音速流動的文章提供了更多關(guān)于激波模擬的信息和指導(dǎo)。通過閱讀這些文章，您可以了解到更多關(guān)于激波模擬的技術(shù)和理論，為您的仿真研究提供更為豐富的知識和靈感。

激波管的模擬研究為我們理解流體動力學(xué)現(xiàn)象提供了有力的工具。通過深入分析和親身體驗(yàn)，我們不僅能夠理解激波的基本特性，還能夠探索激波與其他流體動力學(xué)現(xiàn)象的相互作用。對于對仿真研究感興趣的朋友，不妨嘗試使用激波管仿真App，親自感受激波的奧秘。