为什么关注SINDA/FLUINT+Thermal Desktop+SinapsPlus?

 

第一部分:现在都有哪些热/流体软件?
软件类别 软件优点(强处) 软件弱点
(1)FEM热分析软件

FEM应用广泛,看似有利于各系统间协同作战;
FEM前后处理功能完善,看似有利于提高效率。


(A)热辐射耗时/精度差(细碎平面、庞大模型);
(B)流固耦合传热:很难模拟流体管网、多相多组分流动、热管、压缩循环、复杂线面接触、隔热、烧蚀等热工现象和热控过程;
(C)热工热控领域许多现象不能模拟 。

(2)CFD热分析软件 含升阻力计算的热过程;流场布局优化。
耗时,误差逐级放大,不适合绝大多数热工或热控领域。
(3)FD+FEM热设计/热分析软件
兼备有限差分与有限元优点;
易于设置逻辑;
热分析精度不依赖于模型节点疏密 。

特殊部件在流场内的升阻力、换热系数计算需CFD配合完成。

 

第二部分:SINDA/FLUINT软件特点


   Thermal Desktop是世界上第一款、也是目前唯一一款创造性地采用“有限差分FD+有限元FEM”技术的成熟商用热/流体设计分析软件。开发公司C&R公司在90年代中期以前致力于求解器SINDA/FLUINT的智能设置与高级分析功能,由于当时没有易用的前后处理器软件,所以SINDA/FLUINT软件长期为国内用户所忽视。

  本世纪初,SINDA/FLUINT软件的前后处理器模块Thermal Desktop正式投入市场,从而引起热/流体系统设计分析领域的一场革命。TD彻底地将热工程师从“服务者”和“依附者”的角色解放出来,热工程师可以通过大系统设计优化或由结果反推输入,定量地指导其它系统的设计过程;热工程师也不必再依附于结构FEM和流体CFD软件,和结构分析师和流体工程师一样,我们也能从CAD设计师手中直接获取模型资料,自由构建热模型,快速更改热模型,并将真正有用的东西传递给其它系统,而不必考虑兼容或更改其它系统任何东西;那种拿来FEM模型,苦心费力搭建热模型、为了结果而舍弃过程、只知道全面吸收、不辞劳苦的刻板热应变分析时代已一去不返。

 

第三部分:从SINDA/FLUINT中学到什么?


   这里面某些内容或许只是技术或技巧问题,不值得吹嘘。某些功能或许离一些人的需求还很遥远,但请喜爱的研究,不在意的就当宣传好了!


完善Node-Conductors理论,创建流体的Lump-Ties(Path/Fties)理论;
开发优秀的前后处理软件Thermal Desktop,兼容CAD/FEM,功能强大,使用简单,热工程师得以独立并加入“同步工程”;
彻底改变了热应变分析模式,热工程师傻兮兮操纵FEM模型的时代一去不返;
FD+FEM建模,兼备热流体与有限元优点,大模型瘦身运动得以实现;
自动利用CAD信息生成复杂热曲面(曲体)、管网,自动统计热物性、计算水力直径/面积等;
真实曲面(曲体)辐射、强大流固耦合和水力学模拟、多相多组分、临界流(热流)模拟;
实现全参数建模,几何、物性、轨道、环境等参数变量化;
自动优化、智能分析、多变量(松弛量)输入设计、可靠性分析;
过程控制与进程分析,模拟卫星释放、管网通断等瞬态。

  SINDA/FLUINT真正实现了"Concurrent Engineering",热模型能利用CAD/FEM模型快速生成或调整;只需建立一个热模型就能完成双面辐射、腔体区分、局部网络出现或消失、松弛量输入、目标(约束)函数设置、各种主动/被动热控措施施加和调整功能;后处理功能强大,能3D显示模型所有重要信息。

  在美国,SINDA/FLUINT也是一款“好的不能让人相信的软件”。但91年NASA SPACE ACT AWARD奖和2005年NASA全机构购买SINDA/FLUINT的事实都证明,引领热科学发展的美国航天的选择及其方向值得国人关注。

 

 

第四部分:SINDA/FLUINT能为我们做什么?


  SINDA/FLUINT是世界上第一款专门为热工程师设计的软件工具,它不仅强调能做什么,而且强调要做好。它不会让热工程师放弃行业优点和特点,却以更好地技巧实现兼容和设计分析的高效。


开展同步工程,热模型建立与修改从未如此方便,热工程师也不必再拖工程尾巴;
与其它系统交互的方式可以是模型,但TD更注重信息传递,这能避免多重安装软件,也避免信息的丢失与垃圾的传递;
彻底改变了热应变分析模式,小巧的热模型体现了热学的优点,“以少对多”提高了热应变分析的效率;
没有其它任何一款软件能将热工的方方面面如此囊括,能如此好用,能自动利用已有模型信息,能智能进行分析优化;
极其丰富的结果及3D显示功能,热流密度、温度、不同波段能量、能量分布均匀度、传播历史、压力、含汽率。。。
除了热工、热控、水力学,还有热光学、热噪声、烧蚀、半导体制冷等模拟能力。

 

 

与其它仿真软件的区别:

与CFD软件的对比 

与其它Sinda软件的对比 

与FEM热分析软件的对比 

SINDA/FLUINT软件特点:

前后处理器的与众不同?

热辐射模拟的与众不同?

热流体模拟的与众不同?
         
专门为热工程师设计?

只需一个模型,就能包括:
          真实曲面辐射、
      风冷、液冷、相变传热、
     复杂管网、槽道流动换热、
    泵、风机、三通、阀门模拟、
      压缩循环、
多组分工质、
       与CFD软件共算绕流、
         动态热应变分析;

特色模拟能力:
           烧蚀模拟、
         低温制冷模拟、
   回路和毛细泵热管、热虹吸、
      水锤等快速瞬态过程、
        半导体致冷模拟、
           节流制冷;

高级应用:
       Matlab等集成分析、
     稳健设计、可靠度分析、
 反向设计、提出最佳态约束要求、
   根据实验数据自动标定模型、
     参数化模型、自动优化。

 

目前商用的热(设计)分析软件,主要包括三大类:

  1. 基于传统的集总参数、有限差分方法的等式求解器软件:
    此类软件的优点
      物理概念明确(电路网络类比);
      模型规模大小可调;
      可添加用户逻辑,在功能上更贴近“设计优化”型软件。
    此类软件的缺点
      不能兼备“真实曲面辐射”和“FEM自动计算热导热容”功能;
      需借助其它辐射分析软件,建立不只一个模型(很辛苦!);
      不能与CAD设计系统和FEM结构分析系统同时工作,同步更改;
      流体分析能力非常弱。

  2. CFD软件(计算流体动力学软件):
    此类软件的优点
      基于能量、质量、动量守恒方程,感觉上很科学;
      能给出流场的细节,如涡、流线、尾迹等;
      在大空间绕流等简单流动中,结果较为理想。
    此类软件的缺点
      在工程分析中,仍依赖经验公式;
      对复杂流场,如管网、相变流动、多组分流动不能模拟;
      计算误差逐级传递,耗时,能用于工程应用的计算结果很少。

  3. FEM(有限元)热分析软件:
      有限元软件的设计目的主要是为满足结构分析需求,而并不是为了满足热工程师需要而提供的。但由于热工程师一直苦于有限差分(FD)软件手动建模、机械化计算的折磨,在发现FEM方法能自动生成热容热导网络、且与CAD和CAE系统兼容较好后,更多的人开始投入到FEM热分析软件的怀抱。

    此类软件的优点
      前后处理功能强大;
      温度计算结果可直接用于热应变分析;
    此类软件的缺点
      网格及生成算法适用于结构分析,不适合热分析:
        应力集中的地方不一定就是温度变化剧烈的地方;
        平面单元拟合曲面,造成节点数目增多,辐射计算精度下降。
      辐射计算有明显缺陷:
        非真实曲面,导致辐射计算精度下降;
        单元数目过多,光线追迹非常耗时,
               积分法又不能计入多次折反射过程。
      流体换热功能较弱:
        不能模拟复杂管网;
        不能模拟热管、半导体致冷、低温制冷循环;
      不能完成高级设计功能
        在设计参数未确定时即开始工作,自动寻优。
        可靠度分析;
        实验数据自动修正模型。

  SINDA/FLUINT是一款专门为热工程师设计的热/流体分析软件,是一款能在一个模型中真正实现导热、对流、辐射3种换热方式完美模拟,无任何缺陷感的软件。软件集成了有限差分、有限元、等式求解器软件的优点,与CAD和CAE系统能开展同步工程,即时自动地更新热模型文件;软件不仅仅是一款分析软件,更是一款设计软件,能在工程设计的各个阶段,为工程师和决策者提供科学可靠的决策指导。

  进入SINDA/FLUINT软件全中文网站

 

 

 

 

 

 

 


模块选择与配置:

模块组成关系
软件模块配置

 

软件应用案例:

航天器热设计
电子产品热设计
风冷液冷
低温制冷
空调压缩系统
管道回路
热管设计
热工水力
航天发动机
光学精密仪器


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