与机械CAD软件无缝集成的工程化的通用CFD软件介绍.ppt

与机械CAD软件无缝集成的、工程化的通用CFD软件,Flomerics,公司成立于1988年，是一家在伦敦股票交易所上市的高技术软件公司.在全球十几个地区拥有研发中心，在四十多个国家和地区拥有分支机构或分销商从事市场与技术支持。2006年收购了以研发流动和传热的仿真技术见长的NIKAGmbH公司。主要产品包括：电子设备热分析/设计软件热测试设备电磁分析软件工程流体动力学分析软件,*ViaDistributor,Flomerics:全球性的销售和支持网络,USA:MA,CA,TX,UK(headquarters),Germany,France,Italy,China,ChineseTaiwan*,Japan*,Korea*,Sweden,Singapore,India,40%NorthAmerica39%Europe21%Asia/Pacific,使用户在产品设计阶段就能从工程模拟中受益。关注于真实的工程设计问题，包括快速、简单、准确的解决问题。对专家与非专家用户提供解决方案。在学术与工业应用间铺设桥梁。,4,EFD的目标,EngineeringFluidDynamicsEFD：与CAD集成采用原始的实体模型自动探测流体区域支持交互设计分析为工程师所开发的适应于产品开发过程中容易应用价格实惠,ComputationalFluidDynamicsCFD：独立地需要转换实体模型对流动区域进行建模每次设计更改需要重新开始为专业人士开发用户滞后于开发过程难以使用价格昂贵,5,什么是EFD?,EFD系列产品,EFD.Lab便捷的流动与换热分析软件。CAD模型读取,模型定义,网格生成,求解,后处理,都在一个软件包中.,EFD.Pro完全嵌入Pro/Engineer运行的EFD.lab版本,EFD.Flexx灵活的EFDlicence管理：采用多种CAD工具的客户可以灵活运行所选择的CAD平台.,EFD.V5完全嵌入CATIAV5运行的EFD.lab版本,AgendaEFD研发理念；EFD技术特点；EFD各行业用户概览EFD各行业应用举例,Philosophy,什么是EFD?EFD=EngineeringFluidDynamicsLaboratory(工程流体动力学实验室).用于对产品的流体与换热仿真,强大专业的的仿真能力，同时达到真正的工程化应用,无需专业的热流体与数值计算背景知识,NIKA为全球领先的流体力学软件供应商，致力于提供工程化的流体力学软件，自成立以来，一直在研发普通CAD工程师在不具备专业背景情况下也能使用的流体仿真软件。该公司研发的系列产品在全球享誉甚广，如COSMOS/FLOWORK软件一直作为Solidwork软件的标准热模块在全球得到广泛使用,EFD的研发理念,传统的CFD(计算流体动力学)如何应用于产品开发,在相当长的设计阶段没有合适CFD手段用于仿真分析，如：概念设计功能定义详细设计样机测试修改设计,面向设计过程的CFD=工程化的流体动力学(EFD),EFD带来的优势易学易用强大的仿真能力费时少，可直接调用CAD模型可作为CAD设计的一部分进行,EFD带来的设计流程再造!,详细设计,样机测试,组装生产,保养维护,概念设计,修改方案代价,风险,进行早期设计仿真的好处,EFD于产品设计中的应用,CFD仿真的发展趋势,仿真技术的发展趋势:先进全面的分析功能高度的自动化使用简单学习方便求解稳定可靠价格降低普通硬件便可应用市场的需求:竞争加剧无需专业理论背景结果可信电子工程师与机械工程师均需使用,EFD软件久经验证的求解精度,EFD软件已被应用于多年学术研究与工程应用，其求解精度久经考验,EFD的技术特点,DC3DirectCAD-to-CFDConception(EFD无缝集成于CAD软件中)=U-i-IRAMRectangularAdaptiveMesh(自动/自适应的网格划分功能)=U-i-IMWFModifiedWallFunctions(修正的壁面函数)=U-i-ILTTMLaminar-Transitional-TurbulentModeling(强大的层流-过渡-湍流模拟能力)ACCAutomaticConvergenceControl(自动的收敛控制)=U-i-IDVADesignVariantsAnalysis(设计变化分析)=U-i-IEUI-EngineeringUserInterface(工程化用户界面)=U-i-I,U-i-I=UnparalleledinIndustry（业内无可比拟的七大技术）,EFD-七大关键技术,真接应用CAD模型，自动区分固体区域自动区分固体之外的流体区域，判定内部流动和外部流动,1.DC3DirectCAD-to-CFDConception(EFD无缝集成于CAD软件中),根据求解精度要求自动进行固体和流体区域的网格划分，并且自动根据几何模型细节和结果自动调整网格密度同时支持用户直接操作网格，手工进行网格划分,2.RAMRectangularAdaptiveMesh(自动/自适应的网格划分),应用部分单元技术进行近壁面的仿真，壁面处理不依赖于网格质量独特的壁面流体边界层和热边界层修正方法,3.MWFModifiedWallFunctions(修正的壁面函数),ExperimentNIKATechnology,自动应用不依赖于网格质量的壁面函数进行层流与湍流的模拟自动判定层流区,过渡区,湍流区，无需指定流动特征,4.LTTMLaminar-Transitional-TurbulentModeling(强大的层流-过渡-湍流模拟能力),Cutting-edge数值方法，结合多重网格求解技术收敛性强，求解可靠一次求解成功，无数值假扩散,5.ACCAutomaticConvergenceControl(自动收敛控制),无需详细定义，可进行多个设计变化方案的仿真可用于产品设计中最优变方案的确定支持多CPU计算，支持批处理求解,6.DVADesignVariantsAnalysis(设计变化分析),易于使用的用户界面工程化的参数定义语言基于特征的建模动态可视后处理功能MSOffice后处理报告使用风格同CAD软件，易于学习,7.EUI-EngineeringUserInterface(工程化用户界面),外流/内流多流域（拥有独自流体参数）不可压缩/可压缩粘性流不可压缩/可压缩气体粘性流动包括亚音速，近音速和超音速自动层流/湍流包括过渡求解多组分模型(甚至可达十种不相关组分)非牛顿流体(多种材料模型,温度相关性)蒸汽模型相对湿度模型空化模型壁面粗糙度模型Navier壁面滑移模型多旋转部件(转子静子),考虑离心力和科氏力多孔介质模型耦合换热（流体，固体),导热与对流强迫对流/自然对流/混合对流面-面辐射/太阳辐射/环境辐射时间相关流动,传热/传质分析带风扇/热电冷却器（TEC）的换热器简化模型,EFD-强大的求解能力,EFD的主要应用领域,汽车行业,航空航天、船舶、军事工业,旋转机械、流体控制设备、加工机械行业，电子通讯行业,能源、化工、医疗器械,空调、暖通,家用电器等,EFD部分客户,各行业应用介绍,轴流式触媒转化器,汽化器流动,汽车的进排气系统模拟,复杂形状的进气口,评估汽车的空气动力学性能,评估汽车雨刷的动力学性能,汽车的各种分析模拟,芯片散热,非常规散热器+风扇,离心泵的流动模拟,.,用于LCD玻璃的洁净热处理炉过程仿真,优势:使用仿真而非实验进行炉中温度场的验证节省了费用3,000,000日元到5,000,000日元EFD的快速仿真让工程师了解了产品设计的原理减少了返工次数，改变了产品质量,Inthelastyear,Ireceived59conceptsfromthedesignteam.IhavealreadyanalyzedaboutallofthemwithEFD.Ithadagreatbenefitonthedesignerstoimprovetheirconcept.Thesalesdivisionisalsoexcitedbecausetheyusetheresultsformarketing.ThesedaysFPDcustomersaskforCAEdatatoqualifytheproductquality.NowwereplanningtointroduceEFDtechnologytothedesignersthemselves.“NorihideFujiyamaKoyoThermoSystems,垃圾电站的烟囱设计模拟,厨卫的水龙头设计模拟,PeoplearegettingusedtoNIKAsSoftwareveryquickly.Simulationprojectswhichwecandonowinafewweekswouldhavetakenmonthsjustafewyearsago.Thesoftwareisverywellacceptedandatoolthatwewouldneverliketomissagain.“KaiHuckGroheWassertechnologie,优势:减少了样机个数以及实验次数节省了研发周期，降低了费用上市时间短，有利用市场竞争,InthespecificcaseofthisRamjetwedoresearchonphenominabasis.Theprincipalcharacterofaflowareaismoreimportantthanexactnumbers.Thecalculatedphenomina(behaviour)allowsfeedbackondesignsettingsandisusedtoevaluateadesignapproach.Inthebeginningweareworkingwithaminimumofprecisioninordertogetamaximumofcalculatedvariants.Ifwecomeclosertoapromisingdesignweincreasetheprecisionofthecalculation.Thisgivesasafastyetpreciseoutputintheshortesttimepossible.“RalfStierleR&DEngineerBayern-Chemie,EADS,导弹的空气动力学与推进仿真模拟,优势:应用方面:冲压式喷气发动机的进气口设计喷嘴角度的校正导弹的气动特性可以深层次了解产品的工作状况,.,医疗器械的流动模拟,ThemostimportantbenefitforDrgerwasthefactthatEFD.Labis100%integratedinourCADPackage.Thisavoidsanyfailuresinthetranslationprocessandgivesimmediatefeedbackontheflowarea.Simulationscanbedoneextremlyquick.ThetimesavedallowsnewapproachesindesignandkeepsDrgeraheadofthecompetition.“UweSchmidR&DDrgerMedical,优势:仿真可以给出最优的设计参数研发周期紧凑，上市时间短工程师可以快速验证创新的想法,.,喷嘴的旋风粒子分离机械模拟,优势:无需样机，便可得到27组设计参数大量节省研发费用该产品只用于六个月进行研发，节省了二个月的研发周期，研发的产品已申请专利,.Wesaved2fullmonthsofdevelopmentworkanddeliveredtheprojecttothecustomerontime.“Asfarashelpingusmodifytherelationshipbetweenpressuredropandfiltrationefficienty,weusedEFDtobreaksomeoftheestablishedparadigmesofcyclonicinertialseparatordesign.“DavidRachelsDirectorofEngineering,Purolator-Facet,.,用于颗粒干燥的流化床模拟,Firstwehadthephysicalprototype.Afterverifyingtherealbehaviourwithsimulation(EFD.Lab)weredesignedsomeareas.Weimprovedthequalitybyeliminatingweakdesignareasofproductspecificproblems.Basedonthisexperiencewecoulddesignlargersystemscompletelyonsimulateddesigns.Thebuiltprototypesmatchedtheexpectedspecificationsexactly“WithEFD.Labitispossibletoomit2to3developmentstages:thiscutsthedeveopmenttimebyhalf“MichaelJacobGlattGmbHIngenieurtechnik,优势:易学易用，无需将产品的CFD仿真工作外包给专业公司能够对客户的需求改变作出快速响应在概念设计期便可优化产品质量研发周期减半，费用大量节省,船体分析上的应用,分析风载荷对船体的影响,高速阀门的气流模拟,EFDprobablydrove80percentoftheHVCIIdesignbecausewehadtomaximizeflowbyminimizingradialandaxialforces.Ithaspaidoffbigtimebutweretoobusytoevendevelopanyexactmetrics.Withsomesoftwareprograms,though,youjustknowthatyourarebenefitingandIwouldsaythatEFDhasdefinitelypaidforitselftentimesover.“SteveMasseySturmanIndustries,优势:建模仿真花费时间较常规CFD软件大力节省方便地进行产品改进和创新设计节省大量费用,建筑通风的模拟分析,目的：优化建筑通风系统的鸟型进气口。难点：为充分利用风能，鸟型进气口是旋转的。设计上主要的难点是确认周围高建筑对气流的影响，保证得到稳定的风压.流动分析结果被用来导入FEA软件做结构分析。,空调节热器的优化设计,EFDnotonlyprovesthatdesignswillwork,butitalsohelpsourengineersrevealerrorsindesignsandfixthembeforetheywouldevershowupduringmanufacturingortesting.Theabilitytoverifythedesingandconfirmthattheproductwillworkaspromisediscrucialbecauseitsavesbackchargesandgreatlyreducesproductliability.“BenKalinowskiCambridgeportAirSystems,优势:EFD取代了常统的CFD仿真，大大节省了费用，同时将仿真手段应用到各个设计阶段EFD分析改进了60%的设计工作较率极大地改进了产品，并使产品申请了专利节省了制作三个样机的费省，省下5000-6000美元,深水头盔目镜的温度场与压力场模拟,优势:仿真取代了样机测试，大大节省了费用经过多次仿真全方位优化了产品用最小的代价设计出了产品,EFDEfficient,Fast,andDesirableresultsforanintuitiveCFDsolution.“PeterReadeyPresident,SteamMachinesInc.,光纤网络的散热设计,优势:优化了印制板在机箱中的位置，改进了散热性能减少了散热器和风扇的使用，节省了费用短期就将高质量的产品推向市场,ThemostimportantquestionadesignerorengineercanaskishowcanIdomyjobbetterandmoreefficiently?.Whatnewinformation,process,materialtechnologyorIThardwareandsoftwarehasarrivedandobviatedwhatevercamebefore.Forindividualswhoconductthermalanalysis,themostimportantnewtechnologicaladvancementhasbeenthecontinuedenhancementofanalysissoftware.AnalysissoftwareaschasEFDclearlyrevealswheretheairflowis,whereitgoesanditsflowpaterrndramaticallyhelpstheengineer.“WaynecottleManagerofEngineeringServicesSorrentoNetworks,.,螺线阀门的流动分析,优势:因为CAD模型与EFD模型的一致改进了产品，减少了不良率软件可以在配置较低的现有计算机上使用无需CFD方面的专家，普通工程师便可应用减少了样机数目，降低了研发费用，缩短了设计周期,Fluiddynamicsimulationdoesnotrunintheveinsofdesignengineers.ThereforeNIKAsanalysistoolisahugehelp.Wewanttorecognizethedirectionwhereourproductdesignmustgo,andtomakechangesfasttosavetime.Wehavealreadyachivedthisgoalinoneyear.Wewereabletoreducethecostsdrasticallyduringtheprototypingstagebecausewedefinitelyneededfewerprototypes.“ReinoldPapeBuschjost,.,合成光纤的加工过程仿真,优势:经过多个设计优化方案的仿真，优化了产品仿真发现了加工过程中有可能存在缺陷的地方，并找出了改进的方法尝试新的方法变得更为容易，代价也很少,NIKApromisednewopportunitiesforoptimizingproductsandresources.Wedidntbelievethematfirstbutoncewestartedusingthesoftwarewebecamebelievers.EFDisgreatlysuitetdfordesigndepartmentswhowanttoimprovedesi