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產品方案 > CAE-軟件 > Thermal Desktop / Sinda-fluint

     

    目錄
    軟件的主要特點
    深入的流體流動模擬
    高級設計模塊
    應用
    SINDA模型轉換器


    Thermal Desktop/Sinda-fluint是由美國Cullimore & Ring Technologies, Inc.公司開發的應用于復雜系統熱設計分析和流體流動分析的綜合性有限差分、集總參數(電路網絡模擬)軟件。在全世界有超過25個國家、500多個單位使用此軟件。應用領域包括航空航天、電子、石油化工、生物醫藥、汽車等行業。

    多年以來,Thermal Desktop/Sinda-fluint已經在航空航天業界提供給用戶最可靠的傳熱與流體流動的設計和分析服務,是美國NASA的熱設計標準工具。SINDA/FLUINT軟件是一個綜合性的、通用的設計與分析工具,能夠模擬電子、汽車、石油化工、渦輪機械和航空航天等領域內存在的復雜的熱/流體系統的傳熱過程。幾十年來,軟件的能力和可靠性一次次被證明。

    Thermal Desktop/Sinda-fluint軟件的快速、易用特點能為客戶節省時間和金錢,也能在模擬過程中加深您對復雜系統的理解。您全面掌控系統中的重要參量,控制軟件以最有效的途徑達到設計要求。另外,軟件是開放的、可延展的。您可以根據喜好選擇建模和施加控制的辦法,可以自由決定設計精度和模型簡化程度,可以控制輸出以選擇您最關心的計算結果,甚至于您能加入自己的程序以處理獨特的設計任務或自動完成重復性的工作,以提高您的工作效率。

    Thermal Desktop/Sinda-fluint使用基于文本的輸入文件。為加快模型開發和維護進度,建議協同使用Thermal Desktop/Sinda-fluint及其圖形用戶界面。Thermal Desktop提供了一個基于幾何體的CAD用戶界面,而Sinaps提供了一個非幾何體的二維素描界面,這兩種圖形用戶界面直接與SINDA/FLUINT接口。C&R還提供了另一選擇,即用基于Excel的SINDA控制器創建或控制Thermal Desktop/Sinda-fluint模型。同樣地,基于COM的應用程序接口也可用來聯接MATLAB和基于COM的應用程序。


    軟件的主要特(返回頂部↑)

    輻射、導熱、對流換熱;
    從組件設計到整個系統性能的模擬;
    穩態和瞬態換熱和流體流動模擬;
    子模型的采用,易于模型的組織管理、不同模型的合并;
    物性參數能隨時間和溫度變化:
    可自主決定用戶邏輯與模擬是否同時執行;
    可由用戶自定義求解技巧、求解順序、精度水平、輸出格式與內容
    例子:迭代 vs. 稀疏矩陣求逆;單 vs. 雙精度等;
    策略、控制等,在不同的子模型內可以不同;
    方便地續算和參數化分析選項;
    與EZ-XY Plotting Utility 兼容;
    自動檢測電子數據表和用戶變量(注冊用戶)
    便于模型的維護:集中修改;
    使得假定推測、參數化和敏感性分析成為易事;
    以輸出和計算時間等定義輸入;
    省略了最常見的用戶邏輯;
    大量的庫函數支持(恒溫加熱器、相變材料、數學工具等)
    耦合換熱效應的多流體流動網絡模擬;
    便利的圖形用戶界面,Sinaps和Thermal Desktop;
    可供用戶調用的模擬常見設備和現象的程序
    熱管,恒定和可變的導熱系數;
    熱燒蝕;
    熱電冷卻裝置;
    渦輪機械設備;
    能夠模擬有限速率(“反應流”)的化學反應。


    深入的流體流動模擬

    用戶可自定義流體物性;
    可壓縮和不可壓縮流體;
    分子質量隨壓力和溫度變化的流體;
    常用的泵、閥門、管道模擬;
    單相和兩相流動
    沸騰與冷凝;
    氣液兩相流動中的均勻流或滑移流動;
    內在流動機制圖示
    純流體,氣體混合物、液體混合物、氣液混合物
    可凝結/可揮發的混合物(濕空氣動力學等)
    非凝結氣體的溶解/演化
    非平衡態兩相體積流
    渦輪機械:渦輪,變量式和常量式容積式壓縮機
    臨界流量檢測與模擬
    水錘與聲學;
    隨時間和方向變化的體力,自然對流;
    簡化假設與對稱性的利用;
    燈芯與其它毛細設備;
    控制容積的細分(例如:分層);
    高速流動中的動能傳遞;


    高級設計模塊

    支持高層決策——高級應用

    目標定位:給出達到理想設計所需的變量輸入;
    給出多設計變量系統在任意復雜約束下的優化結果;
    模型根據實驗數據自動修正;
    可靠性分析能定量化系統設計的可靠度;
    預先給出滿足可靠性要求的穩健設計,智能地平衡成本與風險。


    應用

    航天器與運載火箭熱、推進、環境控制設計
    電子封裝和組件設計
    發電系統設計
    渦輪機械
    替代能源系統和能源節約設計
    汽車與飛機發動機、冷卻系統、燃料、潤滑、空調和冷藏、水力系統等
    HVAC(加熱、通風、空調)和消防系統
    油氣管路、流量控制、蒸氣注入系統
    過程設計和控制
    為全面了解潛在的應用領域和問題樣本,可參見產品應用頁面


    SINDA 模型轉換器

    C&R提供了免費的模型轉換器,能將Sinda/G 或者CINDA的文按件轉換為Sinda/Fluint格式的模型文件。這些工具大大減輕了將其它版本Sinda轉換為Sinda/Fluint模型文件的工作量。



    FloCAD: 流動分析模塊
    FloCAD是軟件Thermal Desktop的一個模塊,它允許用戶在CAD環境下同時開發并集成流體和熱系統。與Thermal Desktop一樣,FloCAD是提供給SINDA/FLUINT的一個圖形化用戶界面。FloCAD軟件建立流體子模型的方法與建立熱體子模型的方法非常相似,許多命令在兩種類型的子模型內通用。
    FloCAD能模擬風冷和水冷電子設備,包括風扇和對流換熱器,這些冷卻設備能直接安裝在PCB板、芯片等模型的曲面和實體上。


    電路板模型


    軟件設計任務之一就是滿足電子機箱等設備的熱設計需求,但是既然軟件提供了與強大和通用的熱工水力軟件SINDA/FLUINT的接口,FloCAD同樣也能很好地應用在其它行業領域。

    基于CAD的冷卻器模型

    FloCAD完全兼容Thermal Desktop功能,包括完整的參數化設計(使用擴展表類型的變量和任意復雜的表達式作為輸入,而不是固定數字),這使得能用簡單操作就能完成復雜模型的管理工作,也意味著模型的升級與維護非常的容易,同樣能輕松完成的還包括敏感性分析和各種工況的評估工作(What-if Scenarios)。軟件也提供了與SINDA/FLUINT優化和可靠度分析功能的接口,這能幫助用戶完成組件尺寸優化、最佳工作工況尋找、極端工況(設計工況)自動確定、自動根據實驗數據標定模型以及不確定量的統計學分析等。

    FloCAD特點

    生成流動網絡、計算Thermal Desktop/Sinda-fluint所需的對流換熱系數;
    后處理顯示溫度、壓力、流率,生成直觀、生動的后處理圖像;
    比CFD方法快很多的建模和計算,使得多種方案對比、尺寸優化、敏感性分析、實驗數據標定等工程實用問題能很好解決;
    不同于非幾何體的流動網絡模擬方法,流體模型能與2D/3D幾何熱模型很好結合;
    流體能與熱曲面自動建立、分配對流連接 (FLUINT “ties”);
    具有FLUINT所有流體網絡模擬功能,常用組件所需的輸入非常簡單
    風扇和泵
    流道(靜止或旋轉)和管路
    濾網和壓力損失單元
    包括干空氣、濕空氣(舒適度)、水、水/酒精、氨水、PAO等流體在內的任意工質,同樣用戶可自定義流體;
    通過提供完整的CAD幾何和模型建立功能,并保留熱分析所特有的好的模擬技巧,使得我們的用戶能與其它系統同步工作。
    輸入和輸出 IGES和STEP格式的CAD幾何體;
    能直接利用CAD幾何,也能快速抓取關鍵點建立熱模型;
    除傳統的對話模式輸入外,能利用拉伸和變形功能直接在屏幕上修改模型;
    提供真實曲面:錐面、球面等,避免了用平面單元擬合曲面單元出現的成千上萬的小平面;
    輸入TRASYS、 TSS、STEP-TAS和Nevada幾何模型;
    參數化建模:用戶自定義的變量、表達式和數據表;
    Thermal Desktop/Sinda-fluint的動態鏈接 ,能在運行進行中重新計算、完成邏輯判斷、參數調用、優化和統計學分析;
    常見接頭的K-factor resistance工具;


    計算流程和流動面積的輔助工具(能識別、利用已有幾何體);
    便于FloCAD操作的工具欄;
    有助于高效建模的強大CAD功能
    布爾操作、旋轉、拉伸曲面 ;
    層管理;
    能存儲/喚出的多視圖功能;
    快速抓取實體建模;
    拖放模型編輯;
    用戶定義的光源;
    線框圖、遮擋圖、渲染圖;
    多重撤銷上次操作命令;
    基于非昂貴的微機平臺;
    提供step-by-step教材,非常易于學習和掌握;
    Expansibility: FloCAD是C&R公司的基于CAD系統的Thermal Desktop 軟件的可選模塊,Thermal Desktop處理曲面和實體間的導熱和熱容問題,能設置任意(非幾何體)節點,通過創新的自動網絡簡化技術使得軟件能支持FEM模型,熱計算結果能匹配到熱應變計算軟件,如NASTRAN、FEMAP 、 IDEAS/FEA 、IDEAS/TMG
    。
    同時提供:用于熱輻射計算的RadCAD 模塊。



    繪圖板類型的前后處理軟件——提供給SINDA/FLUINT軟件使用

    SinapsPlus 是SINDA/FLUINT的前后處理軟件,它提供了一個熱力和流動分析模擬的二維草圖環境,并允許用戶對復雜系統進行抽象和簡化。Sinaps使用戶直觀的使用SINDA/FLUINT模型,它降低了學習難度并且加快了建模過程。它是一款完整的前,后處理器,并且它使報告結果的生成和工程師之間模的共享更加便利。熱和流體網絡描繪在屏幕上,使用彈出式菜單和填充表格便可以迅速的建立和維護復雜模型。同樣模型還可以被驗證,SINDA/FLUINT啟動運行后,可以直接顯示染色后的結果和其他后處理操作,這所有的操作都可以在Sinaps上進行。

    建立模型可以快速簡單的使用工具欄和內置的智能點擊和拖拽方法。網絡對象可以從工具欄連接到網絡,而且鏈接(流體路徑和熱路徑)可以通過繪制對象之間建立聯系。并且根據默認設置和對象類型,Sinaps可以自動創建正確的連接類型。比方說一些版面設計和組織功能,例如圖層,集合,克隆,變焦等提供大型網絡組織的功能。


    特點
    具有使用SINDA/FLUINT所有特性的權限,包括:
    支持可壓縮流和不可壓流計算
    考慮傳熱的流場模擬
    單相流和兩相流
    非平衡兩相體積流
    純流體,氣體混合物、液體混合物、氣液混合物

    建模
    方便設計方案調整和參數化分析的自定義變量和表達式
    支持SINDA/FLUINT子模型的使用
    子模型級或依附于網絡單元的用戶定義邏輯
    便于建模的工具欄和對象編輯表格
    采用彩色編碼表區分普通和高級選項
    內置的模型校驗工具
    使用高級工具管理和維護大型復雜圖表
    管道對象生成全熱/流體網絡
    與模型文檔相關的用戶注解欄

    算例管理器提供多算例數據管理功能
    控制求解類型,直接啟動SINDA/FLUINT
    定常和非定常問題模擬
    支持SINDA/FLUINT的高級數據模塊,以進行設計方案優化、試驗數據修正和可靠性工程分析

    使用模型瀏覽器能方便地定位網絡對象并進行相關編輯
    熱物性數據庫管理器支持隨溫度變化的物性


    輸入和輸出


    與SINDA/FLUINT兼容
    SINDA/FLUINT輸入文件
    支持舊版本的SinapsPlus XML文件
    打印或輸出圖表以生成報告
    導出傳統格式的輸入文件并傳給其他SINDA/FLUINT用戶


    后處理

    根據輸入輸出以顏色/陰影形式自動顯示數據變化
    與Microsoft Excel集成以實現表格數據的后處理
    能繪制X-Y、柱條、極坐標圖
    計算結果顯示在用戶創建的繪圖板上

    能夠在SinapsPlus界面下完成SINDA/FLUINT的輸入、校驗、運行和后處理工作;
    能直接繪出熱流體網絡構成框圖,使用彈出菜單和按鈕創建輸入;
    能完成跨平臺模型管理和計算。




    熱輻射分析軟

    RadCAD采用超快速的、oct-tree加速的、基于光線追跡算法計算輻射熱交換系數和視角系數。C&R技術首創的光線追跡算法帶來了輻射分析效率的極大提高。RadCAD還整合了優秀的步進輻射度算法,可以由視角系數計算輻射交換系數,該算法同樣被引入到熱流率的計算中,大大提高了計算性能。內部數據庫文件的自動壓縮和解壓縮有效地減少了磁盤空間的使用。RadCAD能與Thermal Desktop 一起使用,也能獨立存在。

    強大的熱分析計算可以在臺式機上進行,其性能表現甚至超出了大多數基于UNIX平臺的工作站。軟件采用蒙特卡羅光線追跡理論計算二次曲面間的角系數、輻射換熱熱導、熱流率。RadCAD計算結果可直接導入SINDA/FLUINT軟件。RadCAD是世界上第一款能集成任意CAD曲面與常見參數化曲面(類似于TRASYS)的熱輻射分析軟件。


    帶有雙軸轉動太陽能帆板繞地飛行的衛星模型


    分析組

    RadCAD中最強大的新思路之一就是分析組。任何曲面、包括指定的活動面,能在不同的分析組中任意多次的歸組。當輻射計算(角系數、輻射換熱系數、熱流率)啟動后,運算只是基于當前活動的分析組。這既節省了時間也方便了模型的管理。例如,考慮下面的簡單模型,盒子內部的輻射能被指派到分析組"internal",但同一曲面(有不同的活動面)能被指派到不同的分析組"external"。這允許完成兩個快速的分析,而不是求解合成案例或保存兩個截然不同的模型。(好處之一是避免重復建模,好處之二是事先排除那些與當前輻射組無關的曲面,求解器就不會再進行白費力氣的判別,提高了計算速度)。

    分析組同樣有其它的用途。例如,它們能使得用戶在同一幾何模型中保有備選方案和備選組件。它們同樣也能用于模型檢查和后處理時對象的指定。(還有就是小衛星從航天飛機的釋放、遮光罩在軌拋棄等瞬態過程模擬)。


    屬性庫假名

    表面光學屬性(太陽吸收率、紅外發射率、鏡度等)能以數字形式輸入,也能以用戶指定的名稱(如"white paint"、"aft canister")形式間接輸入。這些名字能指向用戶控制的數據庫內特定的物性,或者它們能指向一個假名。屬性假名能幫助用戶在高層次上以極少量的工作重新指定涂層或物性。例如,使用這里給出的假名管理器,用戶能將所有用作“radiator”的組件的光學屬性改為"white paint"。

    與軟件快速數據庫交換能力(如用其它類型的白漆替代現有白漆)一起,假名功能提供給用戶一個能快速進行多方案分析、設計比對、特殊工況分析、材料退化影響評估的強大工具。


    積精度

    RadCAD 允許用戶在看過初步結果后,進一步在現有基礎上通過選擇光線追蹤分析進一步提高精度。在保有先前計算結果的前提下,可繼續進行RADK和熱流率的求解以提高精度。程序將自動檢查并判斷是否存在使得先前計算結果不再能被利用的修改。(用于輻射換熱系數、輻射外熱流、線面接觸熱阻計算;除非優化過程需要,軟件一般在進行動態分析前,一次性完成這些耗時計算)。

    RadCAD功能

    直接使用CAD模型,或以CAD模型為參考通過自動抓取方法生成高階的RadCAD曲面
    軌道定義及其可視化
    計算波形系數、輻射換熱系數、吸收通量
    蒙特卡羅光線追跡或步進輻射度算法計算熱輻射
    具有專利的改進型Oct Cell技術,極大地提高了計算速度
    真實幾何曲面
    鏡曲面和漫射曲面
    角度依賴的曲面屬性
    動態變化的幾何模型,對地、對日和定點指向功能
    完整的軌道圖形演示工具包,包含基本輸入和開普勒方程輸入
    能顯著節省計算時間的分析組功能
    有助于數據庫管理的光學屬性假名功能
    透明體的折射模擬
    Oct Cell功能優化:能自動確定最佳的子單元劃分和每一子單元應有曲面
    轉動關節能在用戶指定的軌道位置區間工作
    用于拋射(轉移)軌道定義的矢量列表定義方式
    模擬任意位置處紅外/太陽燈的光源定義功能
    快速旋轉曲面模擬
    軸對稱/鏡對稱面
    在已有計算結果基礎上自動判別能否續計算
    提供了自由分子流加熱算法,用于運載上升期間熱負荷的計算
    用于輻射模型檢錯的“搭邊”曲面快速校驗算法
    視角系數、RADK、流量、SINDA溫度等各類參數的后處理功能




    除了主產品,公司也根據需要,不斷推出一些工具軟件以便于我們產品的更好使用。


    (1) EZ-XY Plotter

    EZ-XY 是一個獨立的繪圖工具軟件,但也和SINDA/FLUINT 和Thermal Desktop 一起分發,它可作為SINDA/FLUINT、Thermal Desktop、 RadCAD 、FloCAD 軟件信息的圖形化處理工具,也可完成文本信息文件的繪圖工作。



    EZ-XY的每一個繪圖窗口都是獨立的,并且能顯示不同的信息。在Thermal Desktop后處理中,每一張圖顯示的信息都由一組相關數據控制。多個data set能使用同一張圖,Sinda/Fluint的每一個data set可以調用多個存儲文件。這使得一張圖可包含多種信息。

    一旦繪圖完成后,可通過多種方式調整和管理,用戶能修改坐標軸、添加注釋、保存文件。再次打開后、繪圖將根據相關數據自動更新。




    來自不同源文件的數據以data set形式組合和管理。例如,一組data set代表實驗數據,一組data set代表分析數據,兩者能繪在同一個圖上以實現比較。


    (2) Excel繪圖模板

    C&R 提供了基于Microsoft的Excel繪圖模板,這個模板采用EZ-XY Plotter的數據管理器,用戶能訪問SINDA/FLUINT存盤文件,完成熱流率、換熱系數、輻射熱導等參數的管理和繪圖顯示工作。這個模板只能兼容Microsoft Excel 2007或其以上版本。

    Excel模型控制界面

    Microsoft Excel和SINDA/FLUINT這類熱分析軟件在一起的時間已經很長了,許多年來,尤其在現代的圖形用戶界面還未出現時,具有創造性的用戶已經使用Excel和其它表格類軟件用于部分熱模型的建立了。

    C&R提供了Excel模板用于調用、控制、聯系SINDA/FLUINT及Thermal Desktop。高級用戶能輕松修改此模板以產生能控制任意復雜熱/流體方案的自定義的GUI。 在用戶已經有了Thermal Desktop圖形或帶有適當參數的SINDA/FLUINT輸入文件時,通過適當的調用初始化COM連接和數據交換,這時Excel表就能重新安排或根據需要擴展了。

    作為一個例子,用SINDA/FLUINT Excel界面產生了回路熱管模型,并提供了相關下載。



    Excel SINDA/FLUINT控制器與4.6以上版本的SINDA/FLUINT集成。

    (3) Sinda模型轉換器

    主要功能是完成Sinda/G 模型或老版本CINDA模型向SINDA/FLUINT模型的轉換。這一功能大大省卻了老版本輸入文件格式轉換的麻煩。

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