西门子：解决高级转子动力学挑战白皮书（10页）.pdf

1、使用数字孪生促进仿真和测试之间更好的协同和集成Executive summary旋转机械复杂性不断增加，因此，制造商开始采用数字化技术改进设计流程并在短时间内交付创新、高效产品。促进这种数字化的关键就在于准确的数字孪生，其通过对转 子 动 力 学 所 有 方 面 进 行 仿 真，赋 能 不 同 团 队 之 间 开 展 更 紧 密 的 协 同并 与 物理测试集成。只要具备适当的技术、工艺和知识，制造商就能将更高的复杂性转化为竞争优势。仿真赋能提前在设计流程中进行可靠的概念验证，更快完成决策并更快交付新产品。DIGITAL INDUSTRIES SOFTWARE解决高级转子动力学挑战 软件是 Si

2、emens DigitalIndustries Software 公司的综合、集成式软件和服务 Xcelerator 产品组合 的一部分，能够借助强大的几何编辑功能、网格划分 和求解器技术与用户友好后处理功能的结合，实现完 整的转子动力学分析。本白皮书将阐述如何通过赋予工程师有关不平衡之类缺陷引起的旋转系统动力学行为详细见解，评估转子不稳定性。抑制成品原型不必要的振动往往缓慢而复杂。本白皮书将展示仿真和测试解决方案的结合如何能够便于在开发周期中提前分析稳定性、振动和不平衡问题，从而交付更好的解决方案并加快产品上市时间。转转子动力学的复子动力学的复杂杂性性在旋转机械中，需要考虑的、具有高旋转速度

3、或高质量惯性矩的现象很多。典型的应用就是离心式鼓风机和压缩机之类工业旋转机器、动力系统和喷气式发动机之类推进系统以及燃气和蒸汽涡轮机之类。回转效应、涡动、科里奥利效应、偏斜和不平衡都会产生载荷、应力和应变，而这些与热效应结合，又会影响机器性能。为了克服这些效应，工程师需要了解会在旋转系统的何处发生临界速度、会产生哪种级别的振动以及会引起怎样的应力和材料疲劳。工程知识本身并不够解决这些问题和满足新型、优化产品的需求，还需要高度准确的仿真软件来促成优于物理测试的分析并加快设计和开发流程。数字孪生数字孪生赋赋能更快能更快创创新新创新技术正在改变产品设计与制造方法。新材料和工程过程便于生产以前难以想象

4、的旋转机械。但随着装配复杂性的增加，发生转子不稳定的危险可能性增加。制造商必须确保产品安全，但却无法承受由于复杂性提高而大幅增加的开发时间。将测试留序言序言White Paper 解决高级转子动力学挑战SIEMENS DIGITAL INDUSTRIES SOFTWARE2到产品成型的最终阶段，就会存在需要进行成本高昂的重新设计以及重启制造流程的风险。随着产品设计而不断演进的全面数字孪生正是解决此问题的方案。此项技术允许在构建物理原型之前的每个阶段进行仿真和测试，从而确保机器的所有部件都能共同正确工作。数字孪生在确保推动工程创新价值方面具备四项关键功能。复复杂杂性建模性建模为了引领竞争，制造商

5、开发的新产品必须具有改进的、更加高效的功能。这就不可避免地导致复杂性增加，并且设计流程更具挑战性。但这不该成为问题，而是应该转化为竞争优势，只要理解与产品、其工作环境和性能相关的物理场即可。使用准确、协同式多物理场建模工具，就能测量所有 相关属性，并通过系统仿真和计算机辅助工程(CAE)仿真和物理测试的结合进行性能预测。精确度是关键 所在，因其可以赋能更快、更有信心地进行决策。开发潜能发潜能计算能力和优化算法一直在向前推进，因而促成建模能力的提升。企业需要积极拥抱这种变革，随着虚拟模型功能的增加而探索所有可能结果。系统化、智能化地探索不断演进的建模功能，就能获得巨大价值，而这也会促成优化性能、

6、效率和安全性的创新设计。White Paper 解决高级转子动力学挑战SIEMENS DIGITAL INDUSTRIES SOFTWARE3加快速度加快速度工程设计中的主要挑战之一就在于，始终更快设计新产品并将其更快推向市场。设计复杂性的提高反而平添了这一挑战，因其可能会为了确保产品质量而大量增加开发流程的时间和成本。在不断迅速变化的环境中，企业无法承受减速的风险，他们必须能够迅速响应市场需求和客户喜好。那些脱 颖而出的先锋企业正在采用数字化优先的评估方法，而非传统的设计-原型-测试开发周期。这样他们就 能更快将创新推向市场，而无需承担产品质量风险。保持融合保持融合为了达到所需的复杂性，现代