FloMASTER 热流体系统设计仿真平台

FloMASTER是当今全球最为著名的热流体系统仿真分析软件,以其高效的计算效率、精确的求解能力、便捷快速的建模方式而被全球众多著名的公司所采用,广泛应用于航空航天、能源动力、汽车、冶金、船舶、过程工业等行业的各类流体系统。

FloMASTER最早由英国Flowmaster公司开发,开发FloMASTER的想法来自英国流体力学研究协会的流体系统研究项目,此协会在全世界流体研究领域享有很高的声誉。开发前期,该协会收集了现有系统内流损失数据,并对大量流体系统部件进行了超过10000小时的试验,FloMASTER将这些流动损失数据和经验数据集成到了软件数据库中。海基科技于2004年将其引入国内并成功推广至今。FloMASTER现已被美国Mentor Graphics公司收购成为了旗下产品之一。

目前,FloMASTER包含航空版、汽车版、燃气轮机版、能源电力版及通用版五个工业版本,各工业版本包含了根据用户行业需求定制的算法、专业元器件库、实验特性数据库及与工业应用相关的知识库,并且提供了空前的易用性以及适应特定工业需求的新功能。FloMASTER用户遍布40多个国家和地区的1500多家企业。

FloMASTER功能介绍

FloMASTER是全球领先的一维流体系统仿真解算工具,是面向工程的完备的流体系统仿真软件包,对于各种复杂的流体系统,工程师可以利用FloMASTER快速有效的建立精确的系统模型,并进行完备的仿真分析。

与关注部件级流动与换热特性的三维CFD软件不同,FloMASTER关心的是系统尺度上所发生的事情。每个流体系统由许多的元件构成,如泵、阀、管路、散热器等等,FloMASTER可以监视系统的运行情况,如改变泵转速、开/关闭阀门时等引起的系统各支路流量变化和各节点压力的变化。FloMASTER可以对系统中的各个环节进行精确的压力、流量、温度、流速分析,快速的帮助工程师评估和优化系统设计。

FloMASTER具备的分析模块可以对流体系统(含供水系统)进行稳态和瞬态流动分析(含换热或不包含换热);FloMASTER可以对不可压缩流体和可压缩流体系统进行分析,可以对汽液两相流问题进行分析。FloMASTER所仿真的流体系统内的介质可以是液体,也可以是气体,并且可以对包含气液相变的空调系统进行仿真;FloMASTER所具备的动态色彩显示和图表显示等强大的后处理功能能够对系统部件性能进行实时的监测和评估。

FloMASTER技术优势

FloMASTER开发历史已有将近30年,具有强大的热流体系统仿真功能,主要表现在:

功能完备:可以进行可压、不可压、空调相变介质,稳态、瞬态、换热、配平计算、汽液两相流计算;

计算结果精确FloMASTER的开发过程中,英国流体力学研究协会进行了超过10000小时的试验,并把这些数据内置到了FloMASTER软件数据库中,FloMASTER除具备真实物理实验数据支持外,在工业界应用了将近30年,做过了广泛的验证算例;

具有专业定制的工业版本:现有航空版、汽车版、燃气轮机版、能源电力版、通用版等五个专业订制版本,每个版本都包含来面向该行业的数据库和特定仿真功能;

易于操作:完全Windows界面操作,可以自定义复合元件和子系统、颜色指导参数输入、图层管理、自动生成计算报告;

接口丰富FloMASTER具备与三维CFD软件(Fluent、FloEFD等)、Matlab、iSIGHT、Office等大量软件的直接接口,并且具备开放而多样的联合仿真接口开发能力,易于实现软件集成与半实物仿真;

集成平台功能:集成SQL Server数据库,统一管理流体系统仿真用到的各种数据,如模型、元件、试验数据等,从而可实现数据管理、协同工作、软件集成、知识积累、决策支持等数据平台功能;

集成了DOE方法FloMASTER7.9版本开始集成DOE方法,如蒙特卡洛和拉丁方设计试验法,该方法在流体系统的优化设计方面具有巨大的实用价值,其便捷的参数化仿真分析能力可以最大程度的提高仿真效率从而为设计人员提供更为丰富和详细的设计信息;

汽液两相流求解技术FloMASTER7.9版本增加了基于焓值能量方程的两相流求解器,既可以解决管道系统内发生的汽液相变仿真问题,也可以考虑流体传输过程中的温度缓慢变化的真实气体效应。

FloMASTER典型应用方向

FloMASTER通过对系统管路内的压力、速度、温度等参数的解算来对流体系统各支路或各部件的工作性能进行预测和分析,进而对系统设计进行优化和验证,可在很大程度上减少真实试验次数,节约成本。典型应用如下:

不可压流动与换热计算:考察流体系统在稳态或瞬态的流动性能,求解流量与压力分布参数,预测和分析系统工作性能,如供水管网的水锤分析,水泵选型设计与评估,管网配平计算等。另外,可开展伴有热量输入与输出的系统流动计算,如工业冷却水系统等。

可压缩气体计算:提供基于特征参数法的可压缩气体管路计算,如气阻模拟、蒸汽管路计算、气体输送等。

两相流计算:提供两相流焓值求解器,能够精确考察系统温度变化及发生的气液相变问题,被广泛能源电力行业中各种蒸汽及冷凝水管路系统等。

汽车整车热管理:汽车版可实现包含冷却系统、润滑系统、空气侧系统及空调采暖系统在内的整车热管理模拟,综合考察各种工况下系统之间的相互影响及整车热平衡等。

燃气轮机叶片冷却及二次空气系统:燃气轮机版是目前唯一款能够进行燃气轮机热管理仿真分析的商业软件。提供了叶片冷却与二次空气系统分析的专业模拟能力,如涡旋求解器、空腔元件、旋转坐标系等。

航空飞机燃油、环控、液压系统:航空版提供了飞机燃油系统、环境控制系统、液压系统等在内的仿真分析能力,可考察飞机飞行姿态变化、空气湿度变化加放油等实际应用。

FloMASTER主要应用行业及领域

汽车制造:汽车发动机冷却系统、润滑系统、空调系统、空气侧系统、进排气系统等以及整车热管理仿真。

航空航天:航空燃油系统、环境控制系统、液压系统等,发动机推进剂系统、供给系统、热沉管网系统、电子板卡冷却系统等。

燃气轮机:叶片冷却系统、二次空气系统、滑油系统、燃气供应系统等。

能源核电:核电各主辅系统,如反应堆冷却剂系统、安全壳喷淋系统、余热排出系统、主蒸汽系统、主给水系统等。

常规电力:大型电机冷却系统、火电水/蒸汽管路系统、大型变压器油冷系统、风电涡轮齿轮箱润滑系统等。

船舶制造:发动机冷却、润滑、燃油喷射系统以及各辅助系统如消防系统、压舱进排水系统、核动力管路系统等。

油气输送:天然气输送管网、天然气增压站、水下驱动系统、FPSO注水系统、消防等。

兵器制造:装甲车冷却系统、润滑系统、吊舱空调系统等。

工程机械:柴油发动机冷却系统、燃油喷射系统、液压系统、润滑系统等。

过程工业:冶金制造通风除尘、冷却水系统、给排水系统、水暖及气体输送系统等。

市政工程:市政供水系统、供热系统、天然气管道、泵站及管路水锤分析等。