為什麼關注SINDA/FLUINT+Thermal Desktop+SinapsPlus?

 

第一部分:現在都有哪些熱/流體軟件?
軟件類別 軟件優點(強處) 軟件弱點
(1)FEM熱分析軟件

FEM應用廣泛,看似有利於各系統間協同作戰;
FEM前後處理功能完善,看似有利於提高效率。


(A)熱輻射耗時/精度差(細碎平面、龐大模型);
(B)流固耦合傳熱:很難模擬流體管網、多相多組分流動、熱管、壓縮循環、複雜線面接觸、隔熱、燒蝕等熱工現象和熱控過程;
(C)熱工熱控領域許多現象不能模擬 。

(2)CFD熱分析軟件 含升阻力計算的熱過程;流場布局優化。
耗時,誤差逐級放大,不適合絕大多數熱工或熱控領域。
(3)FD+FEM熱設計/熱分析軟件
兼備有限差分與有限元優點;
易於設置邏輯;
熱分析精度不依賴於模型節點疏密 。

特殊部件在流場內的升阻力、換熱系數計算需CFD配合完成。

 

第二部分:SINDA/FLUINT軟件特點


   Thermal Desktop是世界上第一款、也是目前唯一一款創造性地采用“有限差分FD+有限元FEM”技術的成熟商用熱/流體設計分析軟件。開發公司C&R公司在90年代中期以前致力於求解器SINDA/FLUINT的智能設置與高級分析功能,由於當時沒有易用的前後處理器軟件,所以SINDA/FLUINT軟件長期為國內用戶所忽視。

  本世紀初,SINDA/FLUINT軟件的前後處理器模塊Thermal Desktop正式投入市場,從而引起熱/流體系統設計分析領域的一場革命。TD徹底地將熱工程師從“服務者”和“依附者”的角色解放出來,熱工程師可以通過大系統設計優化或由結果反推輸入,定量地指導其它系統的設計過程;熱工程師也不必再依附於結構FEM和流體CFD軟件,和結構分析師和流體工程師一樣,我們也能從CAD設計師手中直接獲取模型資料,自由構建熱模型,快速更改熱模型,並將真正有用的東西傳遞給其它系統,而不必考慮兼容或更改其它系統任何東西;那種拿來FEM模型,苦心費力搭建熱模型、為了結果而舍棄過程、只知道全面吸收、不辭勞苦的刻板熱應變分析時代已一去不返。

 

第三部分:從SINDA/FLUINT中學到什麼?


   這裏面某些內容或許只是技術或技巧問題,不值得吹噓。某些功能或許離一些人的需求還很遙遠,但請喜愛的研究,不在意的就當宣傳好了!


完善Node-Conductors理論,創建流體的Lump-Ties(Path/Fties)理論;
開發優秀的前後處理軟件Thermal Desktop,兼容CAD/FEM,功能強大,使用簡單,熱工程師得以獨立並加入“同步工程”;
徹底改變了熱應變分析模式,熱工程師傻兮兮操縱FEM模型的時代一去不返;
FD+FEM建模,兼備熱流體與有限元優點,大模型瘦身運動得以實現;
自動利用CAD信息生成複雜熱曲面(曲體)、管網,自動統計熱物性、計算水力直徑/面積等;
真實曲面(曲體)輻射、強大流固耦合和水力學模擬、多相多組分、臨界流(熱流)模擬;
實現全參數建模,幾何、物性、軌道、環境等參數變量化;
自動優化、智能分析、多變量(松弛量)輸入設計、可靠性分析;
過程控制與進程分析,模擬衛星釋放、管網通斷等瞬態。

  SINDA/FLUINT真正實現了"Concurrent Engineering",熱模型能利用CAD/FEM模型快速生成或調整;只需建立一個熱模型就能完成雙面輻射、腔體區分、局部網絡出現或消失、松弛量輸入、目標(約束)函數設置、各種主動/被動熱控措施施加和調整功能;後處理功能強大,能3D顯示模型所有重要信息。

  在美國,SINDA/FLUINT也是一款“好的不能讓人相信的軟件”。但91年NASA SPACE ACT AWARD獎和2005年NASA全機構購買SINDA/FLUINT的事實都證明,引領熱科學發展的美國航天的選擇及其方向值得國人關注。

 

 

第四部分:SINDA/FLUINT能為我們做什麼?


  SINDA/FLUINT是世界上第一款專門為熱工程師設計的軟件工具,它不僅強調能做什麼,而且強調要做好。它不會讓熱工程師放棄行業優點和特點,卻以更好地技巧實現兼容和設計分析的高效。


開展同步工程,熱模型建立與修改從未如此方便,熱工程師也不必再拖工程尾巴;
與其它系統交互的方式可以是模型,但TD更注重信息傳遞,這能避免多重安裝軟件,也避免信息的丟失與垃圾的傳遞;
徹底改變了熱應變分析模式,小巧的熱模型體現了熱學的優點,“以少對多”提高了熱應變分析的效率;
沒有其它任何一款軟件能將熱工的方方面面如此囊括,能如此好用,能自動利用已有模型信息,能智能進行分析優化;
極其豐富的結果及3D顯示功能,熱流密度、溫度、不同波段能量、能量分布均勻度、傳播曆史、壓力、含汽率。。。
除了熱工、熱控、水力學,還有熱光學、熱噪聲、燒蝕、半導體制冷等模擬能力。

 

 

與其它仿真軟件的區別:

與CFD軟件的對比 

與其它Sinda軟件的對比 

與FEM熱分析軟件的對比 

SINDA/FLUINT軟件特點:

前後處理器的與眾不同?

熱輻射模擬的與眾不同?

熱流體模擬的與眾不同?
         
專門為熱工程師設計?

只需一個模型,就能包括:
          真實曲面輻射、
      風冷、液冷、相變傳熱、
     複雜管網、槽道流動換熱、
    泵、風機、三通、閥門模擬、
      壓縮循環、
多組分工質、
       與CFD軟件共算繞流、
         動態熱應變分析;

特色模擬能力:
           燒蝕模擬、
         低溫制冷模擬、
   回路和毛細泵熱管、熱虹吸、
      水錘等快速瞬態過程、
        半導體致冷模擬、
           節流制冷;

高級應用:
       Matlab等集成分析、
     穩健設計、可靠度分析、
 反向設計、提出最佳態約束要求、
   根據實驗數據自動標定模型、
     參數化模型、自動優化。

 

目前商用的熱(設計)分析軟件,主要包括三大類:

  1. 基於傳統的集總參數、有限差分方法的等式求解器軟件:
    此類軟件的優點
      物理概念明確(電路網絡類比);
      模型規模大小可調;
      可添加用戶邏輯,在功能上更貼近“設計優化”型軟件。
    此類軟件的缺點
      不能兼備“真實曲面輻射”和“FEM自動計算熱導熱容”功能;
      需借助其它輻射分析軟件,建立不只一個模型(很辛苦!);
      不能與CAD設計系統和FEM結構分析系統同時工作,同步更改;
      流體分析能力非常弱。

  2. CFD軟件(計算流體動力學軟件):
    此類軟件的優點
      基於能量、質量、動量守恒方程,感覺上很科學;
      能給出流場的細節,如渦、流線、尾跡等;
      在大空間繞流等簡單流動中,結果較為理想。
    此類軟件的缺點
      在工程分析中,仍依賴經驗公式;
      對複雜流場,如管網、相變流動、多組分流動不能模擬;
      計算誤差逐級傳遞,耗時,能用於工程應用的計算結果很少。

  3. FEM(有限元)熱分析軟件:
      有限元軟件的設計目的主要是為滿足結構分析需求,而並不是為了滿足熱工程師需要而提供的。但由於熱工程師一直苦於有限差分(FD)軟件手動建模、機械化計算的折磨,在發現FEM方法能自動生成熱容熱導網絡、且與CAD和CAE系統兼容較好後,更多的人開始投入到FEM熱分析軟件的懷抱。

    此類軟件的優點
      前後處理功能強大;
      溫度計算結果可直接用於熱應變分析;
    此類軟件的缺點
      網格及生成算法適用於結構分析,不適合熱分析:
        應力集中的地方不一定就是溫度變化劇烈的地方;
        平面單元擬合曲面,造成節點數目增多,輻射計算精度下降。
      輻射計算有明顯缺陷:
        非真實曲面,導致輻射計算精度下降;
        單元數目過多,光線追跡非常耗時,
               積分法又不能計入多次折反射過程。
      流體換熱功能較弱:
        不能模擬複雜管網;
        不能模擬熱管、半導體致冷、低溫制冷循環;
      不能完成高級設計功能
        在設計參數未確定時即開始工作,自動尋優。
        可靠度分析;
        實驗數據自動修正模型。

  SINDA/FLUINT是一款專門為熱工程師設計的熱/流體分析軟件,是一款能在一個模型中真正實現導熱、對流、輻射3種換熱方式完美模擬,無任何缺陷感的軟件。軟件集成了有限差分、有限元、等式求解器軟件的優點,與CAD和CAE系統能開展同步工程,即時自動地更新熱模型文件;軟件不僅僅是一款分析軟件,更是一款設計軟件,能在工程設計的各個階段,為工程師和決策者提供科學可靠的決策指導。

  進入SINDA/FLUINT軟件全中文網站

 

 

 

 

 

 

 


模塊選擇與配置:

模塊組成關系
軟件模塊配置

 

軟件應用案例:

航天器熱設計
電子產品熱設計
風冷液冷
低溫制冷
空調壓縮系統
管道回路
熱管設計
熱工水力
航天發動機
光學精密儀器


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