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FloMASTER 熱流體系統設計仿真平臺

FloMASTER是當今全球著名的熱流體系統仿真分析軟件,以其高效的計算效率、精確的求解能力、便捷快速的建模方式而被全球眾多著名的公司所采用,廣泛應用于航空航天、能源動力、汽車、冶金、船舶、過程工業等行業的各類流體系統。

FloMASTER最早由英國Flowmaster公司開發,開發FloMASTER的想法來自英國流體力學研究協會的流體系統研究項目,此協會在全世界流體研究領域享有很高的聲譽。開發前期,該協會收集了現有系統內流損失數據,并對大量流體系統部件進行了超過10000小時的試驗,FloMASTER將這些流動損失數據和經驗數據集成到了軟件數據庫中。海基科技于2004年將其引入國內并成功推廣至今。FloMASTER現已被美國Mentor Graphics公司收購成為了旗下產品之一。

目前,FloMASTER包含航空版、汽車版、燃氣輪機版、能源電力版及通用版五個工業版本,各工業版本包含了根據用戶行業需求定制的算法、專業元器件庫、實驗特性數據庫及與工業應用相關的知識庫,并且提供了空前的易用性以及適應特定工業需求的新功能。FloMASTER用戶遍布40多個國家和地區的1500多家企業。

FloMASTER功能介紹

FloMASTER是全球領先的一維流體系統仿真解算工具,是面向工程的完備的流體系統仿真軟件包,對于各種復雜的流體系統,工程師可以利用FloMASTER快速有效的建立精確的系統模型,并進行完備的仿真分析。

與關注部件級流動與換熱特性的三維CFD軟件不同,FloMASTER關心的是系統尺度上所發生的事情。每個流體系統由許多的元件構成,如泵、閥、管路、散熱器等等,FloMASTER可以監視系統的運行情況,如改變泵轉速、開/關閉閥門時等引起的系統各支路流量變化和各節點壓力的變化。FloMASTER可以對系統中的各個環節進行精確的壓力、流量、溫度、流速分析,快速的幫助工程師評估和優化系統設計。

FloMASTER具備的分析模塊可以對流體系統(含供水系統)進行穩態和瞬態流動分析(含換熱或不包含換熱);FloMASTER可以對不可壓縮流體和可壓縮流體系統進行分析,可以對汽液兩相流問題進行分析。FloMASTER所仿真的流體系統內的介質可以是液體,也可以是氣體,并且可以對包含氣液相變的空調系統進行仿真;FloMASTER所具備的動態色彩顯示和圖表顯示等強大的后處理功能能夠對系統部件性能進行實時的監測和評估。

FloMASTER技術優勢

FloMASTER開發歷史已有將近30年,具有強大的熱流體系統仿真功能,主要表現在:

功能完備:可以進行可壓、不可壓、空調相變介質,穩態、瞬態、換熱、配平計算、汽液兩相流計算;

計算結果精確FloMASTER的開發過程中,英國流體力學研究協會進行了超過10000小時的試驗,并把這些數據內置到了FloMASTER軟件數據庫中,FloMASTER除具備真實物理實驗數據支持外,在工業界應用了將近30年,做過了廣泛的驗證算例;

具有專業定制的工業版本:現有航空版、汽車版、燃氣輪機版、能源電力版、通用版等五個專業訂制版本,每個版本都包含來面向該行業的數據庫和特定仿真功能;

易于操作:完全Windows界面操作,可以自定義復合元件和子系統、顏色指導參數輸入、圖層管理、自動生成計算報告;

接口豐富FloMASTER具備與三維CFD軟件(Fluent、FloEFD等)、Matlab、iSIGHT、Office等大量軟件的直接接口,并且具備開放而多樣的聯合仿真接口開發能力,易于實現軟件集成與半實物仿真;

集成平臺功能:集成SQL Server數據庫,統一管理流體系統仿真用到的各種數據,如模型、元件、試驗數據等,從而可實現數據管理、協同工作、軟件集成、知識積累、決策支持等數據平臺功能;

集成了DOE方法FloMASTER7.9版本開始集成DOE方法,如蒙特卡洛和拉丁方設計試驗法,該方法在流體系統的優化設計方面具有實用價值,其便捷的參數化仿真分析能力可以大程度的提高仿真效率從而為設計人員提供更為豐富和詳細的設計信息;

汽液兩相流求解技術FloMASTER7.9版本增加了基于焓值能量方程的兩相流求解器,既可以解決管道系統內發生的汽液相變仿真問題,也可以考慮流體傳輸過程中的溫度緩慢變化的真實氣體效應。

FloMASTER典型應用方向

FloMASTER通過對系統管路內的壓力、速度、溫度等參數的解算來對流體系統各支路或各部件的工作性能進行預測和分析,進而對系統設計進行優化和驗證,可在很大程度上減少真實試驗次數,節約成本。典型應用如下:

不可壓流動與換熱計算:考察流體系統在穩態或瞬態的流動性能,求解流量與壓力分布參數,預測和分析系統工作性能,如供水管網的水錘分析,水泵選型設計與評估,管網配平計算等。另外,可開展伴有熱量輸入與輸出的系統流動計算,如工業冷卻水系統等。

可壓縮氣體計算:提供基于特征參數法的可壓縮氣體管路計算,如氣阻模擬、蒸汽管路計算、氣體輸送等。

兩相流計算:提供兩相流焓值求解器,能夠精確考察系統溫度變化及發生的氣液相變問題,被廣泛能源電力行業中各種蒸汽及冷凝水管路系統等。

汽車整車熱管理:汽車版可實現包含冷卻系統、潤滑系統、空氣側系統及空調采暖系統在內的整車熱管理模擬,綜合考察各種工況下系統之間的相互影響及整車熱平衡等。

燃氣輪機葉片冷卻及二次空氣系統:燃氣輪機版是目前領先的款能夠進行燃氣輪機熱管理仿真分析的商業軟件。提供了葉片冷卻與二次空氣系統分析的專業模擬能力,如渦旋求解器、空腔元件、旋轉坐標系等。

航空飛機燃油、環控、液壓系統:航空版提供了飛機燃油系統、環境控制系統、液壓系統等在內的仿真分析能力,可考察飛機飛行姿態變化、空氣濕度變化加放油等實際應用。

FloMASTER主要應用行業及領域

汽車制造:汽車發動機冷卻系統、潤滑系統、空調系統、空氣側系統、進排氣系統等以及整車熱管理仿真。

航空航天:航空燃油系統、環境控制系統、液壓系統等,發動機推進劑系統、供給系統、熱沉管網系統、電子板卡冷卻系統等。

燃氣輪機:葉片冷卻系統、二次空氣系統、滑油系統、燃氣供應系統等。

能源核電:核電各主輔系統,如反應堆冷卻劑系統、安全殼噴淋系統、余熱排出系統、主蒸汽系統、主給水系統等。

常規電力:大型電機冷卻系統、火電水/蒸汽管路系統、大型變壓器油冷系統、風電渦輪齒輪箱潤滑系統等。

船舶制造:發動機冷卻、潤滑、燃油噴射系統以及各輔助系統如消防系統、壓艙進排水系統、核動力管路系統等。

油氣輸送:天然氣輸送管網、天然氣增壓站、水下驅動系統、FPSO注水系統、消防等。

兵器制造:裝甲車冷卻系統、潤滑系統、吊艙空調系統等。

工程機械:柴油發動機冷卻系統、燃油噴射系統、液壓系統、潤滑系統等。

過程工業:冶金制造通風除塵、冷卻水系統、給排水系統、水暖及氣體輸送系統等。

市政工程:市政供水系統、供熱系統、天然氣管道、泵站及管路水錘分析等。


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