一维热流体系统仿真软件Flownex建模和仿真高级技巧应用
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导读:Flownex是一款符合ISO 9001:2008标准和核电设施质量保证要求(NQA1)的系统级热流体仿真软件,能快速、准确、高效地模拟复杂的热流动环境,并对复杂的热流系统进行设计和优化。当前,Flownex具有强大的仿真能力,可以计算气体、液体、气体混合物以及均匀两相流的流动;它能够模拟分析快速变化及慢速变化的动态过程;还能够计算流体和固体之间的热交换,计算系统各元件的压力变化和换热情况;并且能够在仿真系统中添加各种控制元件,对控制过程进行瞬态仿真;还具有强大的用户图形界面和输出能力,能与Excel、Ansys、MATLAB、Simulink、Labview等软件进行数据交换或交互计算;在核工业、石油化工、能源电力系统、航空航天以及暖通空调等方面均有广泛的应用。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1686934802538_egtdts.jpg?imageView2/0)
一、 Flownex特色功能
作为系统级热流体仿真软件,Flownex提供了丰富的元件库,包括管、阀、容器、旋转机械(泵和涡轮等)、热交换器以及机械结构等大量的基本元件,用户可以利用各种元件搭建理想的仿真模型;同时,Flownex还提供了大量的材料库,包含了大量的气体、液体、两相流体以及其它材料(如金属)的属性,用户可以选择相应的工质,保证仿真结果的可靠性;此外,Flownex还提供了大量的阀、泵、压缩机和涡轮的特性曲线,用户也可以添加实际的自定义特性曲线,使仿真结果更为准确。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1686934804838_qauzks.jpg?imageView2/0)
Flownex采用隐式压力校正算法(IPCM),无论是计算稳态过程还是瞬态过程,具有非常高的计算效率以及数值稳定性。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1686934810338_j9o1yf.jpg?imageView2/0)
Flownex提供了多种换热模型,用户可以根据需求选用热交换器元件,例如蒸发器、翅片式换热器、管壳式换热器、同流式换热器等,确保仿真模型接近于实际工况;另外,用户还可以采用换热模型计算换热量,包括热传导、对流换热、辐射换热以及气膜冷却等,尤其是气膜冷却,对于计算燃烧室冷却和涡轮冷却计算是十分重要的。Flownex提供了控制模块,用户可以在仿真系统中添加各种控制元件,如控制器、滤波器、开关等模拟元件;计算器、逻辑门、定时器等数字组件;以及模数转换、数模转换等转换器。根据需求设定控制目标和控制策略,利用Flownex对控制过程中系统的瞬态响应进行模拟。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1686934809075_qy0tti.jpg?imageView2/0)
Flownex在仿真的基础上,还提供了分析、设计和优化的功能。用户可以对系统的参数进行敏感性分析,可以设定具体目标(如流量)、设计相关参数(如阀门开度),也可以进行压气机和涡轮的功率匹配,还可以给定目标(如最大值或最小值),确定最佳工作点或控制策略。Flownex具有很强的可扩展性,可以通过建立子系统来模拟复杂的系统;可以与Excel、ANSYS Mechanical、ANSYS Fluent、MATLAB、Simulink、Labview等软件进行数据交换或交互计算。Flownex提供了强大的后处理功能,不仅提供了柱状图、折线图、饼图等常规的可视化功能,还提供了仪表、开关、进度条等简单实用的操作可视化元件。用户可以利用开关控制泵的启动和关闭,通过进度条控制阀门的开度等。Flownex还提供了三维视图,可以更加直观的感受管网系统的分布,另外,还可以借助Google map地理信息,快速建立石油天然气等管道运输系统,提高工作效率。二、Flownex典型案例应用
Flownex在各行业都有着广泛的应用,在核工业领域,可以对球床模块高温气冷堆(PBMR)、水循环、蒸汽涡轮循环系统进行仿真和分析;在航空航天领域,可以计算燃烧火焰温度,换热以及气膜冷却过程、压气机-涡轮性能匹配、喷管流动、空中加油系统等;在能源动力领域,可以模拟蒸汽余热发生器、换热器、锅炉、蒸汽涡轮系统;在石油化工领域,可以模拟管路系统、冷却水循环过程以及热管破裂问题;在暖通空调领域,可以模拟建筑物空气系统、制冷机组以及热交换器等。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1686934821747_w9tbnh.jpg?imageView2/0)
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循环冷却水系统运行结果
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PBMR热力系统仿真系统图
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各分支流量平衡计算结果
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LNG加气站加气过程仿真结果
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燃烧室换热计算基本元件
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发动机燃烧室火焰筒物理模型
发动机燃烧室流动与换热仿真图
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发动机火焰筒壁面温度分布(蓝色为燃气温度,红色为火焰筒壁面温度)
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不同工况下E3燃烧室火焰筒壁面温度分布
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涡轮间隙流动仿真
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汽车整车的热管理仿真
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当前,Flownex能够与Fluent、Mechanical单独耦合计算,也可以将Flownex与Workbench进行联合仿真。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1686934818753_90zjm0.jpg?imageView2/0)
二、Flownex建模和仿真高级技巧9讲
《Flownex建模和仿真高级技巧应用9讲》是笔者原创首发仿真秀平台视频课程,该课程主要面向热流体系统仿真的初学者开展,对Flownex软件的基本功能和部分常用高级功能会有相对详细的讲解与介绍,同时,该课程也面向具备一定基础的热流体系统仿真工程师,大家可以通过本次课程进一步加深对Flownex软件使用方法和建模最佳实践的理解。1、以下是课程安排
一维热流体系统仿真软件Flownex建模和仿真高级技巧应用9讲
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(3)掌握Flownex软件的基本建模和仿真流程;(4)掌握Flownex软件的高级使用技巧,如设计与优化、瞬态控制系统、人机交互界面等;(5)订阅用户可以获得讲师的答疑专栏(可公开提问或私问)和资料下载服务。其他用户可以加入滤波器设计交流群,一起学习理论和软件操作和行业应用。
(1)理工科院校学生
(2)对一维热流体系统仿真感兴趣的工程师
(3)航空、航天、能源电力、核工业、汽车、船舶等行业的热流体系统从业者。(完)
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