基本介紹
- 軟體名稱：HyPneu
- 開發商：美國BarDyne公司
- 類型：仿真軟體
- 公司創立日期：1989年
軟體簡介,模組介紹,套用領域,軟體特點,
軟體簡介
公司位於美國Oklahoma州，創立於1989年，其前身是Oklahoma州立大學的流體動力研究中心（FPRC/OSU），此研究中心成立於50年代中期，並在國際上久負盛名.這些專家們同時為世界各國兵器、航空、航天、造船、和民用製造業提供了眾多的世界級權威解決方案；到目前為此，BarDyne公司已有376項技術標準得到美國軍方採用，20項技術標準得到國際相關技術組織的採用。
模組介紹
1. HyPneu Standard，標準包
HyPneu標準包中包含有：
A、前後處理器。讓用戶能在圖形化的介面中，可視化地完成對模型的建立、型號數據賦值、仿真分析參數、初始化參數、空間網架參數的設定，並在後處理介面下可視化地處理各種計算結果，完成分析報告出圖和流體動力原理圖的出圖工作；
B、時域求解器。完成流體動力系統時域靜態和動態分析的全部功能，包括時域靜態和動態求解器，可以完成時域下的各種分析；
C、元件庫。元件庫是軟體建立並分析各種模型的基礎，擁有充分完備的元件庫是衡量此類軟體優劣的重要指標。HyPneu元件庫包括450餘種各種不同類型的元件，完全涵蓋了目前常用的各種元件類型，元器件管理工具使用戶非常方便地使用和管理不同途徑獲得的元件信息。庫中元件分為以下幾個大類：
1). Hydraulic Library，包括液壓元件庫——泵、閥、馬達、伺服閥、插裝閥、軟硬管件、油缸、換熱器、濾油器等。
2). Pneumatic Library，氣動元件庫——壓縮機、閥、馬達、管路、氣缸、真空泵、換熱器、濾清器等。
3). Mechanical Library，力學元件庫——平移元件、轉動元件、齒條、齒輪、阻尼、彈簧。
4). Electrical Library，電氣元件庫——電機和各種電氣元件。
5). Control Library，控制元件庫——各種控制和邏輯元件。
這是整個系統工作的基礎。需要分析的所有系統均由元件庫中的元件按不同的要求和連線方式構成。HyPneu的元件模組系基於通用開放式原理搭建，對某一元件附值，即形成一可供調用的元件，因而由所提供的450餘種各種不同類型的元件模組，即可建立無窮盡的元件。
D、流體數據管理庫。掌握流體的物性是決定液壓氣動仿真準確度的基礎。HyPneu提供一完整的流體資料庫：含各類常用液壓油，以及整套經美國國家標準局(NIST)標定的各類常用氣體與混合物。流體的物性如密度、黏度等，隨著工況，實時調整，確保計算精確，結果逼真。用戶還可以根據自己的需求添加自己的資料庫.
2. User Model Creator，元件模型自定義模組
在具體工作中，每一個用戶、每一項工作均具有各自的特殊性，當元件庫中的元件不能滿足需求，或某類型複雜元件時常使用時，本模組可以利用已有圖形元件構造，或程式語言生成新的元件，對元件庫進行擴充，形成用戶獨特的自定義元件庫。定義元件模型數目沒有限制。
3. HyPneu Linx，與MATLAB/Simulink以及RecurDyn軟體的接口模組
HyPneu可以非常方便地與控制仿真分析軟體MATLAB/SIMULINK連線，保留相關子系統前期做的工作，從計算速度、分析功能方面發揮各自的長處，最終實現聯合仿真，為涉及到電控、液壓、機構運動等多領域的系統設計提供了完整、直觀的解決方案。為設計分析及系統整合人員提供全面、直觀的全系統和各分系統性能評估、預測和最佳化分析。
4. Hypneu Magi ，液壓、氣動各類公式計算工具箱
該工具箱具有以下功能：自動單位轉換，避免單位不符導致的計算錯誤；採用互動式的對話視窗進行公式計算；動畫顯示其結果，可將抽象的概念轉換為真實的演示；流體特性管理功能，可構築用戶自己的資料庫。
其中的具體功能模組有流體粘度計算器、體積模量計算器、閥過流面積計算器、雷諾數計算器、作動缸結構總成靜態分析器、泵和馬達性能分析器、液體管壓流計算器、氣體管壓流計算器、氣體閥壓流計算器、單位換算工具等項。
該工具箱提供了液壓氣動元件設計中各種常用公式的計算、單位轉換等多種計算功能，為工程師日常設計中，元件液壓工程數值計算提供一個高效的“工程計算器”，有效地減少工作量，並避免了人工計算時容易引起的各種錯誤。
5. Thermal Analyzer，熱傳仿真器模組
熱傳仿真器用於分析液壓和氣動系統工作過程中，各部位、各部件的溫度變化，以及同一時刻油液粘度、阻尼的相應變化對元件乃到整個系統工作性能的影響。
6. Frequency Analyzer，頻域仿真器模組
對分析對象進行頻域特徵分析，得到系統的頻域特性。頻域分析結果包括頻率回響分析、功率譜分析等。
頻域特徵分析是得到系統的頻域特性的必需手段，如果要對系統進行穩定性、振動特性分析，進而最佳化設計，此模組是必不可少的重要環節。
7. HyPneu Client Server，軟體間協同實時仿真與半實物仿真模組
無論是在客戶端還是在伺服器上，讓設計與仿真更加高效是HyPneu最核心的理念。通過幾個獨立的應用程式或應用程式與硬體(機械設備)共同執行仿真(半實物仿真)。
8. HyPneu CylInteg，作動缸細節仿真模組
計算普通單級缸、拉桿缸和多級缸的的臨界工作載荷和工作壓力，也可以計算給定工作壓力下缸的工作情況，同時計算各密封圈的受力情況、油缸筒、活塞桿等部件的最大應力與變形情況，油缸各級間的折角，分析活塞頭和桿與缸筒和導向套間的硬接觸情況。
9. HyPneu PumpContamination，油泵污染特性分析模組
計算能夠根據系統油液的設定清潔度，結合油泵的污染敏感度參數，執行仿真以預測系統中油泵在顆粒污染工作環境下的動態性能變化及對系統性能的影響。
可以預測不同型號的油泵在不同的工作環境中，隨工作時間延長，油泵效率的變化情況，進而對油泵的工作環境進行評估，並提出保護措施，預測首翻期壽命。
10.HyPneu Fuel，燃油控制系統仿真模組
在機械系統設計中，燃油供給的平穩性和耗油順序等相關問題是至關重要的，如何考慮燃油特性，結合不同型號的供油系統，最佳化設計，得到良好的供油系統是設計人員追求的目標。
11.Environmental Control System Analyzer, 空調環控系統(ECS)仿真模組
HyPneu軟體套用其強大的液壓，氣動和熱傳分析模組，形成了專門套用於環境控制系統(ECS)的環控仿真模組HyPneu/ECS，對環控系統進行仿真分析和最佳化設計，完成諸如發動機、管路、熱交換器、空調系統和循環系統的單一及集成匹配分析。利用該模組，工程師可以建立完整的環控系統模型，模型中可以包括熱交換器，冷卻包，循環風扇、分布閥、輸送管、噴嘴，溫控包等元件。並實現各種真實工況的分析，如飛行器地面狀態、爬升狀態、巡航狀態和降落狀態等等，精確預測各狀態下，環控系統中各點的壓力、溫度、流量和其他性能參數。
套用領域
航空航天：起落架、飛行控制系統、燃油控制系統、環境控制系統、逃生系統、飛行模擬器、航天飛行器、人體離心機
汽車：減震器、動力轉向系統、主動懸架、ABS 制動系統、離合器和變速器、燃油輸送系統、油汽管理系統、排放油氣系統
機械：再生控制工具機 、電腦數值控制工具機、機器人系統、塑膠射出成型系統、噴水切割機、可程式邏輯控制(PLC)系統
元件設計：電液伺服閥、壓力補償泵、壓力和流量控制閥、液壓缸緩衝設計、電磁閥
氣動系統：空氣箱排氣動力學、空氣懸掛系統、氣動工具作動控制
戰鬥車輛：懸架系統、履帶控制、反衝系統、炮塔控制、兩棲車輛
直升機：飛行控制系統、操縱控制系統
造船：轉向系統、波浪模擬器、造船起重機
制鋼：控制製造過程、表面/厚度控制、熔爐控制、液體澆注控制、成型控制、波動消除、除銹設備
石油：鑽井設備、勘探支撐系統、鑽芯取樣系統
建築業：挖掘機、大型推土機、鋤耕機、起重機、鏟車、物料輸送
農業：聯合收割機、拖拉機
故障檢測：水錘效應、壓力衝擊、插裝閥邏輯、過熱分析
主題樂園：水上世界、支撐設備
在這些領域中，無論是液壓、氣動、燃油和環境控制系統中的元件設計，還是全機全部系統的匹配、最佳化、元件選型都可以由HyPneu軟體來進行建模和仿真分析，在這一優秀的虛擬平台上，無論多大的模型，都可以快速得到準確可靠的分析結果，最後為物理結構設計提供參考和依據。
軟體特點
從工程實用角度出發，HyPneu軟體基於最基礎的液壓控制與分析原理，完全從非線性角度對系統進行建模與仿真，同時總結了BarDyne公司若干年的分析和諮詢經驗，與其它軟體相比，具有以下明顯的優勢：
基於流體動力的基本計算公式，避免了其它類似軟體對系統進行線性化處理後產生的代數環等不可逾越的求解障礙；完成系統級分析的同時，可以深入各類元件內部，對其內部特徵進行分析和最佳化。如伺服閥、多階溢流閥等，可以分析其內部每一節流孔、噴嘴等細節特徵對總體性能的影響；
在計算中，無論是管路流動還是環形縫隙流動，均可以自動判斷流體的流動狀態是層流還是紊流，然後調整計算函式，得到管路損失、阻尼等相應的準確結果；
HyPneu軟體在建模過程中，所有無方向限制的液壓元件也都沒有方向的限制，流動中完全根據壓力的高低決定流體的流動方向；
元件庫已經包含了目前常用的所有液壓元件類型，如多級液壓缸、所有構形的伺服閥、方向閥、比例閥和壓力控制閥等，同時，HyPneu軟體可以根據用戶的需要，向用戶開放各種元件的原始碼，使用戶可以更快捷、更真實和準確地建立自己獨有的元件模型，擴展自定義元件庫；
數據輸入時，HyPneu軟體允許用戶輸入任何單位制的元件數據，並可以按用戶指定的單位制輸出計算結果，方便使用的同時，完全避免了人工轉換單位制時，極易產生的各種錯誤；
通過軟體的標準元件庫，就可以方便地處理諸如操縱和控制系統中的力紛爭等複雜問題，只需要用戶提供物理結構的相關剛度就可以方便地進行處理；
軟體要求用戶輸入的必要參數均為可以從生產廠家或簡單測量即可得到的數據，如節流孔可以選擇輸入直徑和節流孔出流參數Cd或直接輸入閥的壓力流量參數Kv，而所有內部數據均由軟體計算得到，不用用戶輸入，因此對某些相同的元件來說，要求輸入的必要數據量明顯少於某些同類型軟體；
HyPneu軟體真正實現了虛擬試驗室的所有功能，可以在同樣的模型基礎上，通過改變輸入和輸出參數，實現時域、頻域下的靜態、動態和熱傳等各種仿真分析，不用象某些分析系統，要實現不同的分析項目，必須更改模型中的部份元件。
強大的求解器，可以智慧型化地根據模型和求解類型，自動選擇分析方法和求解步長，快速、自動地得到與模型對應的正確結果；
工程圖輸出。當液壓控制系統在HyPneu軟體的環境下完成分析後，可以在此環境下直接輸出從A4到A0各種圖幅的液壓工程圖，不用調用其它的繪圖軟體，極好地避免了此過程中可能產生的人為錯誤；
仿真動態結果顯示。HyPneu軟體可以在仿真過程中，動態顯示關心的各個參數的變化情況，並可以在隨時中斷計算時，保留已得到的計算結果，極大地方便了模型的調試和分析；
HyPneu軟體在分析過程中，可以對分析對象的高低壓及運動元件提供動畫顯示，直觀、快速地了解系統工作過程中，各元件和各邏輯控制關係的正確性，便於工程師對模型的理解和調整。
