服务内容

基于天河工程仿真云服务平台，面向装备制造、汽车工业、海洋船舶、航空航天、能源化工、建筑土木等各个工业领域，为广大产品研发设计师与仿真工程师提供高性能仿真计算资源、云端前后处理资源等SAAS云应用服务。

天河工程仿真云平台是国家超级计算天津中心重点构建的集高性能计算与可视化分析处理于一体的仿真服务公共平台。平台依托“天河一号”超级计算机强大的处理能力与天河可视化系统高效的虚拟显卡远程加速技术，将产品设计与优化过程中所涉及到的CAE模型处理、仿真计算以及结果分析等操作全部集成在云端。目前，天河工程仿真云平台已集成在天河工业云（www.th-icloud.cn）上，面向广大用户提供服务。

平台软件列表

平台硬件列表

服务价值

1) 节省产品研发成本

用户无需购买昂贵的仿真软件、省去了服务器的构建与运维投入，以云的模式使用，按使用量收费，无需事先固定投资。

2) 缩短产品研发周期

通过“天河一号”高效能仿真系统，极大缩短仿真计算时间，同时可以并发完成多项任务，保证产品开发周期。。

3) 提升产品研发质量

在仿真平台上，用户可以采取比在本地服务器上精度更高的模型来开展计算，实现精益研发。

优势特点

1) 高性能计算集群

依托“天河”超级计算机，计算性能卓越；按需动态调整计算资源权限，满足多元化需求。

2) 建模计算一体化

通过平台完成建模、计算、后处理全流程操作。

3) 界面化提交计算

无需输入linux命令、无需编辑脚本即可提交作业，资源使用、任务提交情况一目了然，余额、余时实时查询。

4) 可视化模型处理

一键远程启动软件界面开展前后处理，方便用户对作业快速反应，极大减少数据传输。

5) 高效的数据传输

多种方式传输数据，支持文件实时与本地同步，支持断点续传。

6) 按需购买/实时开通

实现多层次、多体系、全方位的安全架构和保障体系，提供高安全级别的多用户隔离，满足高可用及数据安全需求。

7) 安全可靠

实现多层次、多体系、全方位的安全架构和保障体系，提供高安全级别的多用户隔离，满足高可用及数据安全需求。

8) 独享可视化云服务

提供独享云主机&云应用服务，享有远程桌面、定制化硬件配置、定制化软件应用、专属售后服务等权利。

应用场景

1) 汽车工程

针对汽车这样一个由几千个零部件组成的复杂产品，汽车整车及其零部件的研发过程非常的复杂、工程问题繁多，涉及的仿真分析非常多。目前，面对竞争日益激烈的汽车市场，利用仿真平台开展汽车研发成为汽车厂商必备的手段。同时，仿真技术在新能源汽车的研发中也举足轻重。

平台可开展的汽车工程领域仿真主要有：

2) 装备制造

装备制造行业涵盖的工业品、覆盖的工业领域非常多，如各类动力机械、驱动机械、工程机械、传动机械、液压控制机械、各类加工机械设备等。装备制造行业在产品研发、设计、运行等阶段，在考虑其满足工作要求的同时，还必须考虑其安全性、稳定性、经济性等各项指标。CAE技术为提高这些性能指标、提高设计速度、减少设计成本提供了极大的助力。

平台可开展的装备制造领域仿真主要有：

旋转机械:旋转机械非常复杂，通常工作在高温、高压、高速旋转的环境中，平台针对旋转机械的设计研发特点进行定制化模块装配与参数化设计，可开展整机三维流体动力学、静力学、动力学、疲劳寿命、流固耦合、颤振失速、模态、动态响应、噪声分析及优化等设计分析。

电机设计:电机的机械结构分析以及电机散热流动分析等；

泵的设计:泵的结构复杂、运行条件多样，遇到的工程问题较多，本平台可开展泵的过流部件设计、结构件强度及刚度校核、泵体散热分析、机械振动及噪声分析、零部件的疲劳寿命分析、机组启停特性分析等；

阀的设计:可针对阀门的密封问题、刚强度问题、振动和疲劳寿命问题、流动计算问题、流动损失问题以及多场耦合问题进行模拟仿真分析，从而提高阀门设计质量、增强产品系统可靠性；

加工机械:加工机械即机床的结构复杂，在研发过程中涉及多方面的工程问题。本平台可开展加工机械的结构刚强度分析、机构动力学分析、疲劳耐久性分析、加工刀具、夹具设计等；

大型装备:随着大型装备的复杂性的提高，以及工作环境的多变，大量的计算不得不借助于CAE技术来辅助。平台可开展大型装备的刚度、强度分析，结构抗震与振动性能分析、热应力分析、减重优化、工艺优化等分析。

3) 建筑土木

建筑结构工程涵盖着相当广泛的科学技术领域。从土木建筑、桥梁结构、水工结构，到公路、隧道、地下工程等方面都离不开结构设计与计算分析。近年来，超高超限建筑越来越多，地质条件原来越复杂，这对传统设计提出了很大的挑战，平台提供的高性能仿真计算，使模拟可以不受地域广度的限制，为解决超高超限问题提供有力保障。

平台可开展的建筑土木领域仿真主要有：

工业与民用建筑:各种复杂体型的高层、超高层、高耸结构、大跨度体育馆、砌体结构、各种钢结构、钢组合结构的静、动力响应分析，通风、采光以及特殊分析如索膜结构的张拉剪裁等等。

桥梁工程:桥粱结构是土木行业中最常见的建筑工程结构之一，对桥梁进行较为精确的受力分析，合理模拟其各种工况下的动态反应，对于桥梁的设计与安全控制有着十分重要的现实意义。平台可实现桁架桥、悬索桥、刚构桥等不同桥粱的建模，可模拟桥粱预应力钢筋松弛、混凝土徐变、开裂、压溃、结构温度应力、地震响应分析、涡流激振、抖振等。

水利、港口工程:水利行业作为国家大型基础建设的一部分，一直有着良好的发展势头。水利系统对水利科技的发展也愈加重视。CAE作为大型工程辅助系统一直得到广泛的应用。特别在水利设计、载荷分析、稳定性分析、坝体变型抗震分析等方面发挥着重要的作用。

地下工程:地层岩土介质和隧道结构相互作用过程相当复杂。地下结构可模拟结构稳定性、工程开挖、支护及连续施工过程模拟，地下工程的通风、火灾应急疏散等。

岩土工程:复杂系统的力学变位分析；土木工程开挖、建筑、回填引起的地基或建筑的应力、变位、渗流、固结、沉降等变化过程仿真；复杂系统的碰撞、打击(打桩)、地震、损伤、裂缝、破碎、屈曲、爆破、地震、蠕变、水击、热分析、热固耦合等高度非线性仿真计算、安全评估等。

4) 交通工程

近年来，我国交通事业快速发展，尤其以高铁为代表的轨道交通行业得到了快速发展，成为国际市场上强有力的竞争者。深入运用CAE技术是我国交通工程实现跨越式发展不可忽视的重要因素。

平台可开展的交通工程领域仿真主要有：

◆ 道路机车、车辆和列车车体与关键零部件设计

◆ 路机车、车辆和列车的动力学分析

◆ 机车、车辆动力系统的设计验证分析

◆ 高速列车交汇或列车通过车站等空气动力学问题

◆ 交通建筑结构与施工过程仿真

◆ 环境振动和噪声控制

◆ 火灾、爆炸等紧急状况人员疏散仿真

5) 海洋船舶

油气资源勘探大都需要依靠海上平台，海上平台所处的海洋环境十分复杂和恶劣，重大事故常有发生。船舶工业是为航运业、海洋开发及国防建设提供技术装备的综合性产业。在海上平台以及船舶的研发过程中常涉及到强度、刚度、振动与噪声、疲劳、稳性等多方面的技术问题。

平台可开展的海洋船舶领域仿真主要有：

6) 石油化工

随着现代社会对石油资源需求的不断快速增长，国际石油资源日益紧缺，采用新的技术发现石油资源、高效开发和利用石油资源是人们所关心的实际课题。无论是上游的勘探开发、还是中游的油田开发、以及下游的石油炼化加工等环节均在利用数值模拟技术进行辅助分析和设计。

平台可开展的石油化工领域仿真主要有：

储油工程:长距离埋地、架空跨越管道、海底管道等的安全可靠性、强度以及稳定性分析；储运设备工艺参数优化。管道腐蚀、沉降、断塞流捕集器以及天然气输运过程的流动等。

采油工程:解决地面采油配套设备、井口设备、完井与采油管柱及丝扣连接、井下泵、封隔器与卡瓦、抽油杆等石油装备的工作条件恶劣、结构受力复杂、工作寿命长、自动化程度高等问题。

◆ 钻孔工程力学性能分析与工作过程预测、钻井泵的结构设计

◆ 压力容器结构稳定性分析

◆ 压力容器泄露分析

◆ 废热回收炉燃烧分析

7) 航空航天

航空航天领域的研发设计主要针对飞机、飞船、火箭等各类飞行器，技术含量高、研发周期长、涉及到的工程问题非常复杂。如何提高运行效率、提高燃油效率、改善乘客安全性和舒适性等是全世界各大飞机研发机构关心的问题。

平台可开展的航空航天领域仿真主要有：

◆ 飞机总体气动性仿真

◆ 飞机结构强度刚度

◆ 气动噪声

◆ 机构动力学

◆ 鸟撞试验

◆ 复合材料及结构优化

◆ 多物理场耦合

8) 其他领域

仿真技术作为通用技术，涵盖了各个工业领域，在包装工程、环保工程、先进制造等领域也有非常广泛的应用。

平台可开展的其他领域仿真主要有：

◆ 产品包装设计

◆ 压缩机、透平研发

◆ 深水排污装置

◆ 膜产品研发

◆ 工业机器人研发

◆ 集成电路研发

服务对象

支持汽车、装备制造、能源化工、海洋船舶、建筑土木等各个产业领域的科技型企业、双创团队、高校以及科研院所，已具备一定的仿真研发能力，可直接利用仿真平台开展产品设计与研发、生产工艺优化等。支持京津冀科技型企业申请科技创新劵补贴。

成功案例

1) 大型汽车覆盖件高精仿真——天津汽车模具股份有限公司（简称“天汽模”）

在汽车生产中，90%以上的零部件都需要依靠模具成型，汽车模具是汽车工业的重要基础工艺设备，汽车模具行业对汽车产品上市时间影响最大。随着汽车行业竞争日益激烈，汽车模具也向着产品开发日程更短、产品复杂度及品质更高、最大限度降低成本等方向发展。而模具产品CAE分析可大量降低实际试模时间、次数，缩短产品设计到生产的时间，同时可研究困难成形问题、材料等因素对成形影响等进行模具优化设计，从而提高模具设计精度。

天汽模利用天河工程仿真云服务平台开展了大型模具高精仿真项目。解决了大型复杂制件全工序模拟的周期长，精度低的问题；推动了天汽模虚拟调试技术的发展；帮助天汽模仿真人才的培养与队伍组建。

表6-3为用户应用个人PC机与天河仿真云平台的测试结果对比。图6-1与图6-2为汽车覆盖件仿真计算结果。

2) 整车气动性开发仿真技术服务——中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司（简称“天津一汽”）

汽车空气动力学对于整车的经济型、动力性、舒适性和行使安全的研究具有特殊重要的意义，通过CFD空气动力学模拟技术，可大幅减少汽车风洞试验的次数。随着能源问题的日益突出，节能减排也成为汽车设计的主要目的，在汽车造型阶段，气动性能主要关注车辆的阻力系数。汽车行驶过程中风阻系数是影响整车油耗的关键因素，而尾部结构以及底盘布局这些具体的影响参数很难通过实验手段得到定量的结果。天津一汽利用天河工程仿真云服务平台开展了新车型空气动力学分析，极大的降低研发成本，提高产品质量与研发效率。

表6-4为用户应用个人PC机与天河仿真云平台的测试结果对比。图6-3为整车气动性结构优化分析结果。

3) 其他主要服务案例见表6。