ANSYS物联网杂志特刊
设计智能互联产品的公司需要应对十分复杂并且相互冲突的各项挑战,如尺寸、重量、功耗、性能、可靠性和耐用性,不一而足。因此,工程师必须设计出稳健可靠的传感器、高速通信和网络设备、以及能够处理海量数据的超级计算机。
本期《ANSYS Advantage》杂志介绍了许多公司如何利用工程仿真技术研发物联网中的产品并成功解决有关挑战。
此篇摘选了部分技术文章,若您对文章有兴趣查看完整版,可以点击输入如下地址下载:
Cambridge Consultants公司采用ANSYS软件建立多种人体模型并仿真天线性能
医疗物联网要求可植入医疗设备的天线在人体内安全运行,并且支持比以前更远的距离和多个频率。另外,这些设备必须在各种不同体质和年龄的人中保持可靠性。考虑到上述众多因素,Cambridge Consultants公司采用ANSYS软件建立多种人体模型并仿真天线性能。
打造物联网传感器
MEMS技术是许多传感器的关键要素,而传感器生成的数据将推动物联网的发展。一位资深的MEMS研发人员介绍了创建可靠MEMS所涉及的一些问题,同时提供了一些有助于设计工作的最佳仿真实践。
其创始人表示,利用了ANSYS多物理场仿真工具后,在制造和测试阶段节省数十万美元,并节省数月的重新设计时间。
加固型系统:泰然自若、冷酷到底
为满足军用规格的移动互联型监视、通信与操作设备要求,Kontron使用高级的热仿真技术对“加固”模块机架的尺寸、质量、功耗与冷却(SWAP-C)进行权衡,从而为关键任务行动提供定制化解决方案。
Kontron设计团队使用ANSYSCFD分析对机架热性能进行评估和优化。
关键部分包含:
将外壳设计成能够尽量多地从电路板和处理器上吸收热量;
确定机架内部电子组件和子系统的布局,并进行权衡以满足SWAP-C要求。
检查大功率组件的内部热传导路径, 以确保存在通向外壳壁面的高效路径。
探索即将部署完整系统的载具的外部环境因素
让数据中心“冷酷到底”
为了减少巨大的电力需求,许多数据中心越来越多地利用液体冷却法来补充甚至替代空气冷却系统。
数据中心液体循环冷却系统的业界领先供应商Asetek利用ANSYS Icepak进行热仿真,从而精心优化冷却系统组件。
玛涅蒂玛瑞利(Magneti Marelli)工程师使用ANSYS CFD软件中的定向损耗模型,将通道作为多孔介质仿真,耗时锐减三分之二
基于全新集成式进气管-歧管-中间冷却器方案来为节能型汽车的复杂波道建立完整几何结构,以前需要耗费大量时间。玛涅蒂玛瑞利工程师指出“当前设计显著增强了中间冷却器的热交换能力,从而将出口温度降低了8%,进一步提升了发动机性能。
大力挥杆,精彩远射
设计高尔夫球杆时需要权衡取舍。杆面大 且重心(CG)位置深的球杆,其惯性矩也大,因此误击的几率较小;而较小的杆面和几何结构能够减小阻力,加快挥杆速度,增大飞行距离。PING利用ANSYS流体仿真设计新型球杆的独特空气动力学特性,其不仅能够减小阻力,还有助于实现大杆面和深重心,从而在发生偏心击球时保持平稳,同时增加飞行距离。
借助ANSYS仿真工具来计算无人机水面平稳着陆
开展包括无人机水面着陆在内的飞行试验成本非常高昂。工程师对包括多相流、水压缩的高难度着陆行为利用小计算时步进行仿真可节省物理测试的时间与成本。
新加坡航天科技公司(ST Aerospace)的工程师使用ANSYS CFD软件来解决了众多挑战,并精确地仿真了多种类型的水面着陆情景。这个过程节省了大量时间和资金。
护卫完美互联的未来
我们周围的电子设备层出不穷,而过去那些我们所熟悉的产品也已经具备更新奇、更智能的功能。随着物联网日益扩展,ANSYS提供的全面仿真功能有助于在众多方面实现产品性能的最优化。
量子飞跃
量子计算机充分利用量子力学理论,能将特定类型计算问题的求解速度提升多个数量级。为发挥量子效应,需要将处理器的温度降低到接近绝对零度,同时提供屏蔽,以减少杂散磁场的强度,使其比地球磁场小5万倍。
D-Wave采用ANSYS电磁场与热仿真工具,用更短的时间和更少的物理测试即可实现上述目标。
设计超级计算机
设计速度飞快的数据密集型超级计算机时,最大的挑战之一是为成千上万个计算内核供电并散热。从完全定义系统之前到最终验收的整个过程中,富士通一直利用 ANSYS功率与热学工具套件仿真新一代3D IC半导体设计。最终实现了更高的性能和更少的设计次数。
物联网的中坚力量
物联网(IoT)的迅猛发展使互联网流量日益增加。为兆位元网络设备提供超高速片上系统(SoC)的公司必须实现最高级别的数据完整性,同时满足功耗、性能、带宽和成本要求。ANSYS半导体工具套件帮助ClariPhy公司成功应对这些挑战,并尽早交付SoC产品,同时无需进行额外的返工。
印度斯坦航空有限公司的工程师使用仿真软件来接受考验。
过去判断复合材料飞机组件能否承受鸟撞的唯一方法就是非常耗时的物理测试。现在印度斯坦航空有限公司(HAL)的工程师使用仿真一次即可实现成功的设计。鸟撞仿真为该公司节省了设计时间以及复合材料直升机组件每次数千美元的测试费。
通过测试,展翅翱翔
喷气发动机测试间仿真帮助LUFTHANSA TECHNIK显著提升喷气发动机性能。通过模拟高度复杂的测试间,工程师可以将结果应用于喷气发动机本身,同时能获得与发动机在工作环境下的各项指标非常接近的测试结果。然后,工程师可以针对发动机的热力学性能进行精心优化,以减少燃油消耗和磨损情况,从而显著节省成本并大幅延长发动机寿命。