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创新CFD软件快速实现流体设备与系统的工况效果演算

作者:CEC 朱旭2012.07.11阅读 3765

  也许很多人对流体虚拟仿真CFD测试软件并不陌生,但如果是一种和MCAD无缝集成,又能在系统级和部件级仿真实现高效联动的CFD软件,那肯定仍旧会让人眼前一亮。

  采用CAE或是CFD软件进行产品虚拟仿真测试都已成为提高产品设计效率,节约测试时间与成本的重要手段,在各种产品、设备开发领域得到应用。而如果能让这种虚拟测试更快,那对于使用者而言,明导科技(MENTOR GRAPHICS)的创新CFD软件FloEFD无疑将是一个更好的选择。

  此款CFD软件是目前全球唯一一款无缝集成于主流MCAD软件的CFD工具,包括CATIA、NX、pro/engineerwildfire都可以无缝嵌入。(SOLIDWORKS软件提供的名为fluid simulation的流体仿真分析工具实质也是FloEFD)。这样的好处在于真正意义上的实现了CAD/CAE模型的共用,无需数据的导入导出,所有分析工作是在MCAD软件中完成的,提高了工作效率。因为设计和CDF分析总是保持同步的,工程师从未离开CAD系统本身。为了得到最佳产品而不断进行的修改都是直接在CAD模型上更改的,这令工程师在产品设计、验证、修改、再验证直到取得最佳产品质量的结果成为一个很流畅的工作进程。 

  FloEFD的最大优势就是可以节约仿真时间,快速得到结果。这不仅因为它做到了传统CFD、或前端CFD不能做到的流程简化和模型数据同步。而且还因为它采取了方形网格和网格生成自动化技术,实际仿真分析时间可大幅缩短令人咋舌的65%-75%,虽然仿真结果的精度多少有所牺牲,但非常符合设计通过仿真验证反复修正的产品开发流程需要CONTROL ENGINEERING China版权所有,可快速逼近设计目标。明导科技机械分析部门总经理Erich Buergel博士建议说:“我们通常建议工程师多次使用FloEFD逼近设计需求后,最后在用传统高精度CFD工具做一次长时间的仿真分析,从而得到精度更高的结果。”

  明导的创新CFD软件的另一重大优势就是流体系统仿真和流体部件仿真的结合。其一维的流体系统仿真工具FloMaster可实现对流体系统工况的仿真分析。(所谓一维,是指根据流体正逆流向,一维CFD仿真是经典的有效验证流体系统的技术)而在对流体系统的仿真分析中,关键部件节点的指标参数将是对系统仿真结果的重要保障。对此CONTROL ENGINEERING China版权所有,明导的FloEFD流体部件设备仿真数据导入FloMaster流体系统仿真环境中,只需惬意地轻点一下鼠标的。这就让系统工程师和部件设备设计工程师在设计工作中的信息流完美地联系起来。我们以某热机的流体散热系统(水冷系统)工况仿真分析为例。首先系统工程师有自己需要达到的系统级温度工况指标。超过指标,水箱将沸腾;指标过低,热机的燃烧效率就受到制约。因此优化的工况指标是系统工程师的设计目标。而对应的部件设备设计工程师在系统工程师给出的参考指标上控制工程网版权所有,做出自身的部件设计,并对部件的工况进行仿真验证。完成后,即将数据导入到流体系统,这样的流体系统工况分析就清晰、准确地呈现在结果报告上了。

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  图:热机的流体散热系统(水冷系统)工况仿真分析为例控制工程网版权所有,说明一维到三维计算流体力学仿真软件集成方案的运用步骤和效果

  Erich Buergel博士随后还补充说,对于其他主流三维CFD仿真的结果,可通过MPCCI标准数据接口,导入到FloMaster中进行进一步的系统仿真计算。笔者认为:对于气路、油路等传统流体工况分析的成熟技术而言,能将部件级的仿真数据快速有效地引入系统仿真计算控制工程网版权所有,使系统级仿真贴近实际情况,并兼具仿真计算的高效率,这是非常难得。而在众多流体控制、流体动力系统、产品开发中采用明导嵌入式FloEFD加FloMaster的CFD仿真组合,无疑是使用者相当明智的选择。

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