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FloCad
应用领域

FLUINT/FloCAD 与 CFD 软件的对比

实验关联式 vs. 理论(数值)公式
Nusselt and Reynolds vs. Navier and Stokes

  FLUINT是1D热工水力(流体网络模拟,或“FNM”)计算软件、是SINDA程序的伴随软件。SINDA 程序是能应用在1D/2D/3D有限元、有限差分和(或)集总参数模型上的热网络分析器。FLUINT能独立运行,但是更多的时候是以非几何界面的Sinaps 绘图板为前后处理器。随着FloCAD软件的开发, FLUINT也能够在几何体界面的Thermal Desktop环境下完成前后处理工作,这样,就出现了世界上第一个独特的3D热/结构模拟软件与1D流体模拟软件的结合软件。和其它众多的商用CFD(computational fluid dynamics)软件相比,很多工程师可能会对此软件感觉有些陌生。

  事实上,不熟悉FloCAD的工程师经常会问“它与CFD软件有什么不同?”。在这篇文章中我们试图给出这个问题的答案。这么做的目的不是提倡一种方法、同时否定另一种方法。反而,我们在试图证明基于实验关联式的FloCAD软件有它独特的优点,这也是我们为什么在CFD方法有了进一步发展的将来,仍会坚持使用这种方法的原因。

3D带翅片的换热器与1D空气流动

FLUINT/FloCAD方法的优点

  FLUINT/FloCAD采用快速建模、快速求解的经验公式法:不再考虑几何体的细节而直接使用传热和压降经验公式,这种一维流场流动模拟方法已经足够应付大多数工程实际问题。FLUINT/FloCAD不需要过细划分有限元,建模方法简单但计算结果更具工程指导意义。各种关键指标的比对结果如下:

  • 成本:FLUINT/FloCAD软件价格低于同类CFD产品,能短时间学会,建模和调整的时间也大大缩短。
  • 速度:FLUINT计算速度比CFD软件快几个数量级:有用结果能在PC机上几分钟内就可得到,而不是联网工作站上的数个小时。这意味着能够在更高组装层次上提出更大的问题,也可对比多种情况或用参数化模型和高级设计模块(用于设计优化、实验数据标定、纳入允许偏差的统计学分析等)进行敏感性研究。
  • 真实性:瞬态分析对FLUINT/FloCAD而言不是问题,并且它能在3D CFD软件不能很好模拟的系统上得到很好的结果,包括空气或冷却剂的内部流动、热管、两相流。

                    
                     流体网络模拟(FNM)冷凝器模拟

  • 不太精确?一般以为CFD方法所做假设少于经验公式方法,因此应当更精确些。的确,基于经验公式的方法,如FLUINT/FloCAD,所做的假设,如充分发展流动等,在一些情况下可能不太合适,对于这类情况,用户必须介入对程序做些引导。但是,并不为众人所知的是——CFD方法在解决传热问题时常常力不从心,这是由于能量传递是建立在已知的流场分布的基础上:计算得到的换热系数偏差在20%并非不常见。进一步提高近壁区有限元的分辨率是解决问题的办法,但这会进一步使模型变得庞大和降低求解速度,并且有些搞笑的是,经验公式也常常用在这里。



热管品质下降的参数化研究

 

CFD方法的优点

  由于某些特定的2D/3D流动问题并不能直接简化为1D问题,或者虽能够简化但也需投入太多的人力才能找到可用的1D流动和热量传递的修正公式(例如,入口长度效应修正或影响流动分离的压头损失确定等),所以CFD方法在这些问题的处理上明显优于FLUINT/FloCAD的“FNM”方法。

  但是,许多工程师依然采用两种方法求解此类问题(CFD侧重流场的细节、但不易确定误差来源,也不便于根据实验数据修正后再举一反三地应用)。首先,他们用CFD计算结果拟合出能够在FLUINT中使用的关系式:如分离位置、压力和速度边界条件、压头损失和换热系数等,作为FLUINT模型的输入,进行快速的瞬态计算、参数化分析、设计优化、实验数据标定、两相流模拟等工作。

  FLUINT/FloCAD软件最大的缺点可能就是缺乏3D流场和流线后处理显示的功能,而这些正是正式报告和科技文章中吸引人的地方。由于流动网络在视觉上过于抽象,一些工程师在应用FLUINT完成设计优化后曾用CFD软件做过用于显示的后处理图。

更多的信息:

  “风冷电子设备设计的新模拟技术”, IPACK2001-15223.

  “基于CAD的冷却剂回路和热管热模拟", presented at ITHERM 2002.

 

 

 

SINDA/FLUINT代理商:

北京红缨联合科技有限公司

公司电话:010-80751005
     
  传真:010-80751005

电子邮箱:红缨联合销售部

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



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