FloEFD

Posted by Monica
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概述

FloEFD是一套泛用型計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics,簡稱CFD)分析軟體,嵌入Solid Edge等主要CAD系統,可模擬流體流動和熱傳遞現象,廣泛應用於空氣動力學、電子冷卻、動力傳動、渦輪增壓、照明、電力、液壓設備、熱交換器等領域。與其他CFD工具不同,傳統數值方法在FloEFD中透過獨特的分析經驗模型進行擴充,更易於使用(無需CFD專家),因此FloEFD能以更高的準確度更快速地提供答案。FloEFD可以在不同的設計階段使用,特別對於CAD設計工程師在產品設計初期的概念設計階段最具效益。

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核心價值

容易使用

以設計為中心的模擬工具,為設計和分析提供單一CAD嵌入式環境,從而使CFD分析容易使用。

快速

智能技術和自動化有助於將復雜幾何體的總體模擬時間縮短75%,從而能夠快速探索設計方案並驗證結果。

準確

許多工程人員使用FloEFD來解決包括汽車、航太、製造和電子等眾多行業的實際工程問題。

使CFD普及化

將熱流分析程式嵌入到CAD作業環境,使大多數工程師及設計者能夠運用於產品設計,不再只有少數CFD專業人士使用。

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分析項目

  • 內部流與外部流
  • 穩態分析與暫態分析
  • 可壓縮流與不可壓縮流
  • 自然對流、強制對流與混合對流環境
  • 熱輻射分析與太陽輻射
  • 考量表面粗糙度之邊界層效應
  • 層流與紊流包含過渡區
  • 多相流分析
  • 流體、固體與多孔材料熱傳現象
  • 非等向性熱傳材料分析
  • 非牛頓流體
  • 粒子流模擬
  • 相對溼度
  • 旋轉機械
  • 自由液面
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關鍵優勢

關鍵優勢一:嵌入CAD系統

  1. 直接使用 MCAD 軟體的模型檔。
  2. 自動判別流體及固體區域。
  3. 無須進行 CAD 圖檔匯出及匯入動作。

優點:

  • 沒有 CAD 轉檔,就無須處理因為轉檔導致的破面問題;
  • 沒有定義流體及固體區域的困擾;
  • 機構設計及 CFD 模型同步處理;
  • 減少重新建模的時間及可能發生的錯誤;
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關鍵優勢二:快速自動化沉浸邊界笛卡爾網格劃分

  1. 自動對流體與固體區域劃分網格。
  2. 依物理特性與外型特徵進行網格加密。
  3. 使用者亦可利用參數控制網格的生成。

優點:

  • 無須花太多時間手動網格生成;
  • 無須高深的 CFD 理論基礎即可以生成高品質網格;
  • 減少運算時間並可獲得精確分析結果;
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關鍵優勢三:專為工程師設計直觀易用的介面

  1. 容易使用的的導覽精靈,引導使用者模型設定;
  2. 廣泛的結果分析及後處理功能;
  3. 可輸出 Microsoft Office 格式的結果報告;

優點:

  • 無須 CFD 專家進行參數設定;
  • 縮短模型設定時間;
  • 報告文件自動生成;
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關鍵優勢四:獨特過渡紊流k-ε模型

  1. 自動層流到紊流CFD建模與通用,網格獨立修改2方程壁功能
  2. 層流、過渡和紊流狀態自動確定,不需指定流量特性(流動模式),即可在同一模型模擬出由層流 → 漸變流 → 紊流的現象。

優點:

  • 無須 CFD 專家進行參數設定;
  • 相較於傳統 CFD 軟體處理方式,FloEFD的設定時間更短且計算結果更精確;
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關鍵優勢五:唯一雙尺度壁面函數修正邊界層效應

  1. 接近壁面的網格採用Smart cells技術定義;
  2. 修正邊界層效應的模擬;
  3. 精確捕捉流體流動和傳熱遞的邊界層物理現象;
  4. 濃度邊界層現象模擬;

優點:

  • 包括靠近壁面的邊界層效應均能精確模擬;
  • 無須 CFD 專家進行邊界層參數設定;
  • 減少傳統CFD方法,靠近壁面的試驗和錯誤設定;
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關鍵優勢六:內建自動求解收斂控制

  1. 穩健的收斂行為;
  2. 可針對模型選取點、面、體、計算域中的任何變數做收斂控制;
  3. 使用者可定義代表性的方程式做收斂控制;
  4. 第一次運算即可收斂,沒有額外的數值發散;

優點:

  • 減少因為計算不收斂而必須重新計算的次數;
  • 短時間運算可以評估多種不同的設計方案;
  • 消除 CFD 專家困擾的計算不收斂的問題;
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關鍵優勢七:多變量“實驗設計”分析

  1. 採用『what-if』的設計概念,直接利用參數對模型進行最佳化設計;
  2. 最佳化模型可以直接被CAD採用;
  3. 使用批次求解,大幅減少計算時間;
  4. 透過參數化分析介面變更參數,比較結果;
  5. 修改設計,自動重新生成網格並求解;

優點:

  • 產品設計初期階段即可進行優化設計;
  • 可讓 CFD 專家專注在關鍵問題研究上;
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其他優勢:資料庫完整

包含各種散熱分析所需資料,如接觸熱組、接觸電阻、風扇、散熱鰭片、LED 、材料(固體、流體、氣體、非牛頓流體、混和物等) 、多孔介質、致冷晶片、PCB板、輻射材質(可隨波長變化)。

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其他優勢:輻射功能齊全

輻射模組包含:

  1. Discrete Transfer(離散傳輸) ;
  2. Discrete Ordinate(離散座標)——業界最常使用;
  3. Monte Carlo(蒙地卡羅)——計算最準確,具學術研究價值;
  4. 可計算太陽輻射(包含太陽輻射資料庫);
  5. 與波長相關之各輻射性質(吸收率 & 放射率 & 折射率);

上述Discrete Ordinate(離散座標) & Monte Carlo(蒙地卡羅)模組可以準確計算透明 & 半透明物體之反射(reflection)、吸收(absorption)、折射(refraction)等輻射效應。

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其他優勢:無平行處理的費用

不同於其他熱流軟體需要支付昂貴可觀的平行處理費用,FloEFD可在單一電腦上使用所有核心進行平行處理(Parallel Processing)求解計算,無須支付額外費用。

註:平行處理(Parallel Processing)是將計算程序(數值模型)分解成許多更小的步驟,並將這些步驟交由不同的運算裝置(CPU),同時進行運算,之後將運算結果合併,求出解答。因為它可以改善多核心處理器架構下的運算速度,而日漸受到重視。

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FloEFD vs.傳統CFD

FloEFD是一個經過驗證的偕同CFD解決方案,已累積過20年的開發時程及成功案例,特別是在許多大型航空、汽機車及其周邊零組件領域有豐富的導入經驗。透過數值近似以及六面體正交自動智能化網格,提供一個內嵌於CAD內的偕同CFD軟體。相較於耗時的傳統CFD軟體,能夠提升2到40倍的工程效率。偕同CFD有助於縮短產品上市時間和降低設計成本,加上強大的設計創新功能,適合設計者及專業分析人員於產品設計週期前期使用。

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產業應用

  • 航太科技 & 國防
  • 車輛 & 車用零件
  • 電子 & 周邊零組件
  • 建築 & 廠房通風
  • 製造 & 設備業
  • 照明 & 生活家用
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選購模組

電子散熱模組(Electronic Cooling Module)

  1. 熱管簡化模型;
  2. 多孔板;
  3. 雙熱阻元件(設定Rjc & Rjb)
  4. 電路板(給定各層銅箔覆蓋率,計算出PCB熱傳導率) ;
  5. 致冷晶片模擬;
  6. 計算焦耳熱效應;
  7. 超過1000筆風扇資料;
  8. 材料庫(包含各種固體、流體氣體、TEC 、TIM介質……) ;
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LED模組(LED Module)

  1. 直接匯入 T3Ster 及 TeraLED 測試數據,提供 2R 及 RC resistance network compact model,使用者只需要輸入電流資料,即可計算 Heat Dissipation 及 Luminous Flux。
  2. 輻射模組Discrete Ordinate(離散座標);
  3. 輻射模組Monte Carlo(蒙地卡羅);
  4. LED材質庫;
  5. 水膜功能(Water Film)可模擬霧氣生成 & 霧氣消散;
  6. 可分析塑膠材料的吸水過程(Sorption);
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暖通空調模組(HVAC Module)

  1. 專為建築通風分析的客戶所開發,能輸出熱舒適性分析參數;
  2. 輻射模組Discrete Ordinate(離散座標);
  3. 暖通空調專用資料庫;
  4. Tracer Study汙染物濃度擴散分析;
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進階應用模組(Advanced Module)

  1. 超音速流;
  2. 極音速流;
  3. 燃燒反應
  4. 化學反應;
  5. 質傳分析;
  6. 蒸發與凝結二相分析;
  7. 水膜功能(Water Film)可模擬霧氣生成 & 霧氣消散;
  8. 可分析塑膠材料的吸水過程(Sorption);
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電路模組(FloEDA Bridge Module)

  1. 讀取各種電路layout軟體檔案,如Expedition CC or CCE file、IDF 、ODB++。
  2. 熱組網路(Network Assembly)可以設定Delphi熱組模型,分析更準確。
  3. 支援 Solid Edge,SolidWroks,Creo,NX,Catia V5。
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行業應用

  • 裝置流量係數判定
  • 擠出流程優化
  • 噴射馬達尺寸
  • 泵效率
  • 風扇曲線判定
  • HVAC管道尺寸/放置
  • 飛機ECS(Environmental control system,環境控制系統)設計
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  • 電子冷卻
  • 熱交換器效率
  • 注塑設備冷卻
  • 擋風玻璃除冰
  • 輻射照明
  • 發動機冷卻
  • 油冷卻器設計
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  • 空調管道設計
  • 噴嘴設計
  • 進氣歧管(EGR追踪,Exhaust Gas Recirculation廢氣再循環)
  • HVAC – 污染物濃度,排放物追蹤,煙霧擴散
  • 熔爐和燃燒反應
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  • 空氣動力性能試驗
  • 空蝕預測
  • 氣動噪音最佳化
  • 進氣歧管和排氣歧管設計
  • 汽車發動機缸內流場預測
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  • 空氣動力係數
  • 閥門作用力
  • 表面摩擦力
  • 建築物、橋樑上的風荷載
  • 用於應力分析的流動負載
  • 扭矩預測
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  • 散熱器設計最佳化
  • 符合散熱元件限制
  • 預測溫度分佈
  • 熱傳最佳化
  • 流體流動最佳化
  • 材料選擇
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