计算机辅助工程CAE在工业生产中的应用实例？

2014年的时候，从帝国理工学院毕业，我觉得我应该去读博士，就找到AirBus声学研究中心的张欣教授，他说“欢迎你来”，但是这个apply for PhD candidate， 你需要做一个报告。
 
于是我就做了一个反向对转外置涡扇发动机的非定常流场模拟（如下图， 用的是我当时实习所在NUMECA公司自己的软件），获得了课题组好几个研究员一致通过。
 
 
 
但是因为博士申请的过程太漫长，最后我就继续留在了做毕设的比利时公司工作了。
 
 
在北航的时候做过液体火箭发动机羽流的模拟，那时候条件比较艰苦，用的是自己的笔记本电脑，所以最终只做出个二维的定常仿真，模糊地表现出了一部分马赫盘的结构，算是一点微小的工作，最终就这么毕业了。
 
（上图是Fluent模拟，下图是实拍）

 
 
第一次接触CAE是因为想做外弹道学模拟，就像《蝙蝠侠前传：黑暗骑士》里摩根弗里曼做的那种，然后就自己在LS-Dyna里做了一个子弹侵彻钢板的形变模拟。
 

 
 
虽然这些实例都没有什么工程价值，因为所有参数都是正规化的，很多数据因为缺失参考资料就是我自己编的。个人体会，做CAE最大的收获是同时加深了对物理规律和数学模型两方面的理解，相比纯实验（烧钱流）和纯理论（闷声流），还算是比较有趣的。
 
比如我在做外弹道学模拟的时候，就学习了一些优化理论和滤波方法（其实就是最简单的卡尔曼滤波），这些方法是通用的，直到现在我自学人工智能，仍然在用这些方法。还有最开始那个涡扇叶片的优化，也是基于相似的道理，最后用的是人工神经网络。
 
 
 
 

CAE，最初源于航空航天领域的结构计算，后逐渐应用到汽车、重工、装备制造、家电等其他行业，专业也有结构扩展到流体、电磁、声学等方面；CAE的数学方法基础主要有限单元法、有限体积法、有限差分法、边界元法等。
CAE常用的商用软件有ANSYS、ABAQUS、MSC.Nastran、LS-DYNA、Hyperworks、fluent、CFX、ansoft等等，几乎全部被老外垄断，国内的都未能走出校园或者实验室。
CAE在空调\暖通装备制造中常用的方法及领域有：
     ①结构静力学分析，提高安全系数，解决强度问题，如压力容器的强度校核；
     ②结构模态分析，计算固有频率，避免共振问题，如管路系统的模态分析；
     ③随机振动分析，计算在机组在运输中的可靠性，如在公路PSD谱下的整机运输分析；
     ④跌落分析，计算机组在发生跌落时的可靠性，合理设计包装防护；
     ⑤风道流场分析，计算风量，优化风道及换热器设计，提高能效比；
     其它还有声学分析、模流分析、电磁兼容分析等方面。
CAE软件的几个发展趋势：①能够完成多场耦合分析的通用分析软件；②基于行业特点的专用分析软件；③软件操作傻瓜化等。
企业用好CAE的几个关键：①组建一个专业的CAE团队，专业的人做专业的事；②根据行业及企业特点，合理的、有规划的引入CAE软件，不必求全但求实用；③在积累工程经验的同进，逐步建立企业自己的数据库，尤其是材料参数库务必准备；④合理认识CAE不是万能的，有了CAE技术仍然需要试验的修正及验证。
————以上某些观点仅为个人认知，欢迎同行批评指正。