一种模块化多物理场耦合仿真分析方法及系统

本发明涉及多物理场耦合仿真分析，具体为一种模块化多物理场耦合仿真分析方法及系统。

背景技术：

1、多物理场为耦合有多个同时发生的物理场的过程或系统，以及对此类过程和系统的研究。作为一个跨学科的研究领域，多物理场涵盖了科学和工程当中的许多学科，是一种杂合了数学、物理、科学与工程应用以及数值分析的应用课题。其中，数学通常涉及偏微分方程和张量分析，而物理则指常见类型的物理场或者物理过程。多物理场的应用涉及一个或者多个以上的物理过程或者物理场，典型的应用包括土体固结理论理论、流体动力学模拟、电动力学应用、计算电磁场、传感器的设计、流体-结构相互作用、多孔材料中的能源和气候变化研究等。

2、目前，在对某一主体进行多物理场进行耦合分析时还是依靠人力提取主体中的参数数据，然后根据所采集到的参数数据进行分析，从而得到相应的结果，但此种方式进行分析的效率低下，并且分析所的得到的数据单一，无法满足日益增长的需求，此外，所获取的数据为进行对比分析，从而导致其准确性低，为此，我们提出一种模块化多物理场耦合仿真分析方法及系统。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种模块化多物理场耦合仿真分析方法及系统，具备通过可以自动的对主体进行分析、构建模型、数据处理从而极大的提高了对主体分析效率，并且通过利用构建模型与二维或者三维图像进行对比，从而使该结果精准度得以提高等优点，解决了此种方式进行分析的效率低下，并且分析所的得到的数据单一，无法满足日益增长的需求，此外，所获取的数据为进行对比分析，从而导致其准确性低的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述通过可以自动的对主体进行分析、构建模型、数据处理从而极大的提高了对主体分析效率，并且通过利用构建模型与二维或者三维图像进行对比，从而使该结果精准度得以提高目的，本发明提供如下技术方案：

5、一种模块化多物理场耦合仿真分析方法，包括以下步骤：

6、s1、参数的获取

7、将需要进行分析的主体导入到分析系统内，所导入的主体信息进行分析，并且通过参数采集模块对主体的参数信息进行采集，采集到的参数信息通过参数提取模块进行提取，提取到的参数信息经过参数筛选模块的筛选和整理后进行分析；

8、s2、模型的构建

9、根据步骤s1中获取的主体参数信息的类型进行各类几何模型建立，所构建的模型包括结构模型、流体模型、热模型、电模型和磁模型其中的2-4种；

10、s3、耦合场的分析

11、根据所构建的不同模型，根据所构建的模型信息对其进行耦合场分析，具体为流固耦合分析、流热耦合分析、流声耦合分析、磁固耦合分析、热结构耦合分析和热声耦合；

12、s4、几何模型的处理

13、根据以上步骤所构建的几何模型进行处理，根据几何模型的信息选择适合的处理方式，其中主要为网格分化处理和离散处理，经过处理后可以得到对应的cad图像；

14、s5、数据的仿真设计

15、几何模型通过离散处理或者网格处理后会得到相应的三维图像或者二维图像，根据三维图像或者二维图像对几何模型进行仿真分析；

16、s6、模型的对比

17、通过所构建的几何模型与通过计算所获取的仿真图像之间进行对比，对比结果通过结果输出模块进行输出，从而完成对输入主体的仿真分析。

18、优选的，所述步骤s1中，参数采集模块对进行分析主体的结构、流体、热动力、电动力、和电磁这五个方面，并且根据这五个方面进行分类，若无该方向的数据，则在后续的模型构建模块中将其剔除，在对采集到的参数数据进行筛选时，去除采集到的信息中不属于以上分类中的参数数据。

19、优选的，所述步骤s2中，在构建几何模型时，若所获取的主体的参数类型少于2-4种时，则主体无法进行模块化的多物理场耦合仿真分析，若所获取的主体参数类型多余四种，则根据主体类型选择适合的四种参数数据，进行几何模型的构建。

20、优选的，所述步骤s3中，在对主体进行耦合场分析时，根据主体的类型以及所获取的参数信息，确定具体为流固耦合分析、流热耦合分析、流声耦合分析、磁固耦合分析、热结构耦合分析和热声耦合其中的2-4种。

21、优选的，所述步骤s4中，进行离散处理时通过以下公式进行计算：

22、f＝k*u

23、其中k是的刚性矩阵、u是未知数矩阵、f是的力矩阵。

24、最常见的离散方法有有限差分法、有限体积法和有限单元法，这些离散方法之间有着较为明显的区别，有各自的优缺点和应用范围，根据所计算的参数数据信息，选择适合的离散法。

25、本发明要解决的另一技术问题是提供一种模块化多物理场耦合仿真分析系统，包括参数输入模块，所述参数输入模块输出端信号连接有模型建立模块，所述模型建立模块输出端信号连接有耦合场分析模块，所述耦合场分析模块输出端信号连接有模型处理模块，所述模型处理模块输出端信号连接有仿真设计模块，所述仿真设计模块输出端信号连接有模型对比模块，所述模型对比模块输出端信号连接有结果输出模块。

26、优选的，所述参数导入模块包括参数采集模块，所述参数采集模块输出端信号连接有参数提取模块，所述参数提取模块输出端信号连接有参数筛选模块，所述参数筛选模块输出端信号连接有参数分析模块。

27、优选的，所述模型建立模块输出端信号连接有模型模块、流体模型模块、热模型模块、电模型模块和磁模型模块。

28、优选的，所述仿真设计模块输出端信号连接有结构分析模块，所述仿真设计模块输出端信号连接有电磁分析模块，所述仿真设计模块输出端信号连接有热分析模块，所述仿真设计模块输出端信号连接有流体分析模块，所述仿真设计模块输出端信号连接有噪音分析模块。

29、优选的，所述离散处理时可以选择直接法处理或者迭代法处理，经过处理后的数据通过敏感性分析方法进行分析，根据需求选择呈现二维图像或者三维图像，在对模型进行处理时大多采用离散处理。

30、(三)有益效果

31、与现有技术相比，本发明提供了一种模块化多物理场耦合仿真分析方法及系统，具备以下有益效果：

32、该模块化多物理场耦合仿真分析方法及系统，通过利用参数导入模块可以快速的提取到主体的参数信息，对参数信息进行分析后构建参数的几何模型进行处理，通过利用离散法进行计算，从而得到最终的数据，根据所活动的数据得到相对的二维或者三维cad图像，将其于所构建的几何模型进行对比，从而得到最终的结果，通过可以自动的对主体进行分析、构建模型、数据处理从而极大的提高了对主体分析效率，并且通过利用构建模型与二维或者三维图像进行对比，从而使该结果精准度得以提高。

技术特征：

1.一种模块化多物理场耦合仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种模块化多物理场耦合仿真分析方法，其特征在于，所述步骤s1中，参数采集模块对进行分析主体的结构、流体、热动力、电动力、和电磁这五个方面，并且根据这五个方面进行分类，若无该方向的数据，则在后续的模型构建模块中将其剔除，在对采集到的参数数据进行筛选时，去除采集到的信息中不属于以上分类中的参数数据。

3.根据权利要求1所述的一种模块化多物理场耦合仿真分析方法，其特征在于，所述步骤s2中，在构建几何模型时，若所获取的主体的参数类型少于2-4种时，则主体无法进行模块化的多物理场耦合仿真分析，若所获取的主体参数类型多余四种，则根据主体类型选择适合的四种参数数据，进行几何模型的构建。

4.根据权利要求1所述的一种模块化多物理场耦合仿真分析方法，其特征在于，所述步骤s3中，在对主体进行耦合场分析时，根据主体的类型以及所获取的参数信息，确定具体为流固耦合分析、流热耦合分析、流声耦合分析、磁固耦合分析、热结构耦合分析和热声耦合其中的2-4种。

5.根据权利要求1所述的一种模块化多物理场耦合仿真分析方法，其特征在于，所述步骤s4中，进行离散处理时通过以下公式进行计算：

6.一种模块化多物理场耦合仿真分析系统，包括参数输入模块，其特征在于，所述参数输入模块输出端信号连接有模型建立模块，所述模型建立模块输出端信号连接有耦合场分析模块，所述耦合场分析模块输出端信号连接有模型处理模块，所述模型处理模块输出端信号连接有仿真设计模块，所述仿真设计模块输出端信号连接有模型对比模块，所述模型对比模块输出端信号连接有结果输出模块。

7.根据权利要求6所述的一种模块化多物理场耦合仿真分析方法，其特征在于，所述参数导入模块包括参数采集模块，所述参数采集模块输出端信号连接有参数提取模块，所述参数提取模块输出端信号连接有参数筛选模块，所述参数筛选模块输出端信号连接有参数分析模块。

8.根据权利要求6所述的一种模块化多物理场耦合仿真分析方法，其特征在于，所述模型建立模块输出端信号连接有模型模块、流体模型模块、热模型模块、电模型模块和磁模型模块。

9.根据权利要求1所述的一种模块化多物理场耦合仿真分析方法，其特征在于，所述仿真设计模块输出端信号连接有结构分析模块，所述仿真设计模块输出端信号连接有电磁分析模块，所述仿真设计模块输出端信号连接有热分析模块，所述仿真设计模块输出端信号连接有流体分析模块，所述仿真设计模块输出端信号连接有噪音分析模块。

10.根据权利要求1所述的一种模块化多物理场耦合仿真分析方法，其特征在于，所述离散处理时可以选择直接法处理或者迭代法处理，经过处理后的数据通过敏感性分析方法进行分析，根据需求选择呈现二维图像或者三维图像，在对模型进行处理时大多采用离散处理。

技术总结
本发明公开了一种模块化多物理场耦合仿真分析方法及系统，包括以下步骤：参数的获取、耦合场的分析、几何模型的处理、数据的仿真设计和模型的对比。该模块化多物理场耦合仿真分析方法及系统，通过利用参数导入模块可以快速的提取到主体的参数信息，对参数信息进行分析后构建参数的几何模型进行处理，通过利用离散法进行计算，从而得到最终的数据，根据所活动的数据得到相对的二维或者三维CAD图像，将其于所构建的几何模型进行对比，从而得到最终的结果，通过可以自动的对主体进行分析、构建模型、数据处理从而极大的提高了对主体分析效率，并且通过利用构建模型与二维或者三维图像进行对比，从而使该结果精准度得以提高。

技术研发人员：钟芳盼,沈欢,李鑫,刘国光,洪勇波
受保护的技术使用者：南方科技大学嘉兴研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27