FLOW-3D CAE模流分析仿真工具




  • flow3d

    FLOW-3D是高效能的CAE模流分析仿真工具, 工程师能够根据自行定义多种物理模型,应用於各种不同的工程领域。藉由精确预测自由液面流动(free-surface flows),FLOW-3D 可以协助您在工程领域中改进现有制程。

    FLOW-3D 是一套全功能的CAE模拟分析软件,不需要额外加购网格生成模块或者事後处理模块。完全整合的图像式使用者介面让使用者可以快速的完成仿真专案设定到结果输出。

     网格与几何 Meshing & Geometry:.结构式有限差分法网格
    .多区块网格技术,支援嵌入式或者是连接式网格区块
    .Fractional areas/volumes (FAVOR?) 技术,能够高效率并且精确的定义几何外型
    .自由网格设定
    .内建基本几何产生器
    .可读入多种 CAD 格式图档
     流动种类选项 Flow Type Options:.管内流, 管外流, 以及自由液面流动模式
    .支持 三维, 二维 或一维问题计算
    .暂态流动计算
    .支持 卡氏座标系 或 圆柱座标系
    .支持 非黏性, 黏性层流以及紊流流动
    .多种量化数值指定计算
    .叁考座标轴计算
    .两相流
    .热传计算(包含相变化)
    .饱和及非饱和多孔性材质
    流动定义选项 Flow Definition Options:

    .一般初始条件
    .边界条件
    .对称
    .刚体墙
    .连续
    .周期
    .指定压力
    .指定速度
    .流出
    .网格重叠
    .静水
    .重新启动选项
    .接续仿真计算
    .从之前的仿真计算接续重叠计算资料
    .新增, 删除或改变模型叁数

    数值模型选项 Numerical Modeling Options:

    .Volume-of-Fluid (VOF) method 追踪流体边界 –TruVOF
    .Fractional areas/volumes (FAVOR?) 高效率的几何定义
    .一阶, 二阶 以及三阶平流advection 计算
    .Sharp fluid interface tracking
    .隐式解及显式解计算
    .支援 Point, line relaxation 以及 GMRES pressure 求解器
    .使用者自定义变数, 副程序以及输出
    .执行程序时之计算叠代工具

     流体模型选项 Fluid Modeling Options:.单一不可压缩流体 – confined or with free surfaces
    .两种不可压缩流体 – miscible or with sharp interfaces
    .可压缩流体 – subsonic, transonic, supersonic
    .饱和流体
    .声波现象
    .不同密度/直径之质量粒子
     热模型选项Thermal Modeling Options:.自然对流
    .强迫对流
    .流体与固体热传导
    .流体与固体热传递
    .热传导
    .指定热通量
    .指定温度
    .从流体/物件至空间之热传递
    .流体或固体内之能量分布/集中
    .散轶之热辐射
    .黏滞热
    物理模型选项 Physical Modeling Options:

    .冲刷与侵蚀沉积
    .空化
    .相变化 (液体-气体, 液体-固体)
    .表面张力
    .热虹吸现象
    .接触面黏着
    .接触面粗度
    .蒸汽与气泡
    .固化与融化(heat-of-transformation table)
    .质量/动量/能量 产生设定
    .均布之质量/能量产生器
    .剪切变化, 密度变化与温度相依之黏度模型
    .触变黏度
    .弹性张力
    .电场
    .绝缘现象
    .电渗透
    .静电粒子
    .电驱动力现象
    .焦耳加热
    .卷气
    .分子以及紊流扩散

    特殊物理模型 Special Physical Models:

    .六自由度 一般移动物件
    .旋转物件
    .多孔性隔板与物件 (linear and quadratic flow losses)
    .碰撞模型

     金属铸造模型 Metal Casting Models:.固化/融化 (heat-of-transformation table)
    .固化收缩
    .固化过程中的二元隔离
    .潜热释放影响的固化率
    .热循环
    .缺陷追踪
    .气穴模型
    .消失模铸造模型
    .半固态材料模型
    .砂模湿气
    .柱塞头移动
    .背压与排气
    .砂芯吹砂
     紊流模型 Turbulence Models:.Prandtl mixing length
    .One-equation transport
    .Two-equation k-ε transport
    .RNG (renormalized group theory)
    .Large eddy simulation
     多孔性材质模型 Porous Media Models:.变动孔隙设定
    .定向孔隙设定
    .一般流体损轶 (linear and quadratic)
    .毛细压力
    .不饱和流体
    .多孔性材质之热传递
     两相流体与两种以上材质物件组合模型Two-phase and Two-component Models:.液体/液体 与 气体/液体 介面
    .两相流混合
    .单一可压缩流体与分散的不可压缩流体混合
    .两相飘移通量
    .气体-液体 与 液体-气体 之相变化
    .绝热气泡
    .相变化气泡
    .含不连续粒子之连续流体
    .纯量运输
     非连续粒子模型 Discrete Particle Models:.无质量之标示粒子
    .可指定尺寸/重量之质量粒子
    .一次元与二次元流体-动力拖曳计算
    .Monte-Carlo 扩散
    .粒子- 流体动量耦合计算
    .黏性粒子之抵抗系数
    .点或质量粒子产生器
    .带电粒子
    .粒子追踪
     浅层流体模型 Shallow Flow Models:.浅层水模型
    .一般浅层
    .润湿和乾燥
    .风切
    .地表粗度效应
     化学模型 Chemistry Models:.化学速率方程式求解器
    .Stationary or advected species
     自动化特色 Automatic Features:.网格与初始条件产生
    .精确与稳定计算之时间步距控制
    .自动限制流体压缩性
    .由FLOW-3D 控制的收敛与放宽计算
    .自动提示以最适化计算
     与其他软件之接口 Options for Coupling with Other Programs:.一般输入格式: Stereolithography (STL) files–binary or ASCII
    .从ANSYS 或 I’DEAS 转入之 tetrahedral data
    .与 Tecplot , Ensight , and FieldView 之直接资料接续端口
    .可输出格式给 PLOT3D-compatible visualization programs
    .Neutral file 格式输出
    .客制化计算工具加入
    .Topgraphic 资料
     资料操作选项 Data Processing Options:.全自动或客制化产生之图表
    .图形支援OpenGL-based graphics
    .彩色或黑白向量, 等高线图, 3D 以及粒子图像输出
    .随时间变化之变量记录
    .受力与力榘计算
    .动画输出
    .PostScript, JPEG 以及 Bitmap 图像输出
    .流线输出
    .STL 几何图档检视

    多处理器计算 Multi-Processor Computing:

    .内存共享计算(SMP 版本,支援多核CPU, 支援 Windows/Linux 系统)
    .计算机丛集系统(MP 版本,需架设於 Linux 系统)

  • 平行处理版本
    Multi-Processor Computing

    好消息 ~~~ FLOW-3D CAE模拟分析软件提供使用者用多处理器作平行处理的解决方案 :
    FLOW-3D/MP ,此版本为应用于 Linux Clusters 的全新版本。
    以下我们将分别介绍两种多处理器的解决方案:

     □ Shared-Memory Computers
    从 FLOW 3D V7.7 版开始, Flow Science 便为使用者开发平行系统,这套系统应用了 OpenMP 做为其计算协议,此举让使用者可同时使用两个或两个以上的 shared-memory processors (SMP) 来执行单一程序计算。
     □ SMP 版本的软硬件系统需求
    SMP 平行处理器版本可应用于 Windows XP & 2000, SGI IRIX, HP-UX 64-bit, IBM 64-bit 以及 Compaq Tru64 Unix 等系统。执行 SMP 平行处理器版本前,必须有一套多处理器的计算机以及由 Flow Science 提供的平行版本硬件锁。目前 FLOW 3D 所提供的 SMP 版本为 v9.0 。
     □ SMP 版本的优点
    SMP 版本所使用的输入档,与一般单处理器版本完全相同,而为了解决模拟时不易收敛所开发的全新 GMRES pressure solver ,在 SMP V9.0 版本上的执行效率也比单处理器的版本来的佳。 另一个重要的优点在于 SMP 版本支持双核心 PC 处理器,如 AMD Opteron 以及 Intel Xeon ,也支持 64 位的处理能力。 最后, SMP 版本在执行时不需要使用者做任何额外的设定,操作方使与单处理器完全相同。
     □ SMP 模拟的缺点
    OpenMP 协议限制了硬件与软件的架构,因此少数 FLOW 3D 的分析仿真选项无法完全达到平行处理的要求。最重要的一点,单一计算机系统所能掌控的最大内存大小受到了限制,因此在分析上还是有内存上限。 由于 SMP 版本原本的限制,在三个或三个以上的处理器系统上执行时软件的执行效能无法等倍数增加;八个以上的处理器系统在执行 SMP 时其执行效能无法再增加。 另外,由于内存分享区域必须由 FLOW 3D 建立并且管理数据互通, SMP 系统所需要的内存会比单处理器版本大的多。大于 800 万网格的模型系统在 SMP 系统以现有的内存架构就非常不容易执行成功。
     □ New! FLOW 3D/MP for Linux clusters
    另一个完全不同的平行处理器架构也可以用来处理大规模的计算模型,这个架构协议为 Message Passing Interface (MPI) 。基本的概念是将一『群』处理器以高速网络连结,这样的架构能够将计算信息在处理器间互相传递,与 SMP 架构相比,这样的架构能够将整体的计算分配到所有的计算资源上。 Flow Science 从 FLOW 3D Version 8.2 版开始开发此架构,这个版本称为 FLOW 3D/MP 。
     □ FLOW 3D/MP 的软硬件系统需求
    要执行 FLOW 3D/MP ,使用者必须有满足 cluster 架构的计算机系统 ( 处理器可以是同等级的 Xeons , Pentiums , Athlons 或 Opterons ) ,操作系统必须是 Linux Redhat 7.3 ( 或更新的版本 ), 必须有高速网络连结系统如 Gigabit Ethernet 以及足够的 shared NFS 磁盘系统。软件部分则需要有 FLOW 3D/MP 以及 MPI CH2 。
     □ FLOW 3D/MP 版本的优点
    在目前的测试中, FLOW 3D/MP 在 8 颗处理器架构的 cluster 上能够有 5~6 倍的执行效率,与 SMP 版本最大的不同,在于只要是 FLOW-3D 内的仿真选项均可以完成平行处理。
     □ FLOW 3D/MP 的限制
    两个最重要的限制,在于 (1) 由于 32 位硬件的架构限制,模型的最大网格数量为 1700 万网格 ( 注: 64 位开发中 ) 。 (2) FLOW 3D/MP 目前为 8.2 版 , 因此无法支持一些 V9.0 版本的新功能。这部分的版本更新也正在开发中,预计 2006 年完成。 与 SMP 版本相同,不同的模型在 MPI 版本上的执行效能也是会有差别。

  • □ FLOW 3D金属模流分析软件PC软硬体需求平台

    注: PC 建议最低等级: P4 2Ghz, 1GB RAM
    □ UNIX技援平台

    □ Workstation/Desktop PC running Windows XP/2000:

    □ 3D Labs
    Wildcat 5110 (tested)

    • Special notes: Extremely fast on all geometry sizes.
    • Easily handles multi-million cell models. Requires
    • AGP-Pro slot on motherboard. Best video card
    • available for OpenGL applications.

    □ Nvidia cards (some tested, some not, but expected to work)

    • Geforce2 MX (tested)
    • GeForce2 ultra (tested)
    • GeForce3 (tested)
    • Quadro2 Pro (not tested but expected to work well)
    • Quadro2 EX/MXR (not recommended)
    • Special notes: Highly recommended to go to the Nvidia website and download the XP drivers
    • XP drivers are available for Windows XP/2000/NT

    Laptop running Windows:
    Nvidia Geforce2Go   (tested and works very well)

    Workstation/Desktop PCs running Linux:
    Should perform the same on all graphics cards because Linux uses MesaGL software render engine. FLOW-VU tested with MesaGL beta 3.3.

    IBM:
    AIX 4.3.3
    Special notes: to check for what graphics card you have, please execute %lsdisp.
    To check for OS version %oslevel -q

    GXT150M
    Notes:
    Performs ok with STL file, slow with color f3d format

    HP:
    Notes: to check for what graphics card you have
    %graphinfo

    HP VISUALIZE-EG Color   (tested)
    Special notes: Performs ok with STL file, slow with color f3d format
    fx4 (not tested but expected to work well)
    fx5 (not tested but expected to work well)
    fx6 (not tested but expected to work well)
    fx10 (tested)
    Special notes: Works very well!

    ALPHA:
    PowerStorm 4D20T / 3D30   (tested)

    Special notes:
    Graphics cards will not work with FlowVu
    because they do not support OpenGL 1.1 (even if Open3D 4.96 is installed) the only way to get
    it to run is to install Mesa (not tested) if the user is running on a 433au station => can get
    PowerStorm 4d51T (not tested)

    PowerStorm 300/350   (tested)

    Special notes: Need to have version 2.0 drivers. User can query the system for current drivers installed with the following command
    setld -i | grep -e 3×0 -e 4DT | grep installed
    You should get the following results 3X0CONFIG520 installed PowerStorm 3×0 v2.0 for V5./0/0A/1 Config
    3X0DEVICE520 installed PowerStorm 3×0 v2.0 for V5./0/0A/1 Device
    3X0GLBASE520 installed PowerStorm 3×0 v2.0 for V5./0/0A/1 OpenGL

    Octane/SSI
    IMPACTSR graphics: (tested)
    Graphics board 0 is “IMPACTSR” graphics.
    Managed (“:0.0″) 1280×1024
    Product ID 0x3, 2 GEs, 2 REs, 0 TRAMs
    MGRAS revision 1, RA revision 0
    HQ rev B, GE11 rev B, RE4 rev C, PP1 rev A,
    VC3 rev A, CMAP rev E, Heart rev E19” monitor (id 0x1)
    Channel 0:
    Origin = (0,0)
    Video Output: 1280 pixels, 1024 lines, 72.24Hz (1280x1024_72)

    Special notes: Perform well with STL files however not too well with f3d files with color reason why is the card is does not do well with textures to find out what graphics installed run the following command
    /usr/gfx/gfxinfo

    SUN:
    Elite 3D with OpenGL 1.2   (tested) Works very well with both STL and F3D Files
    Expert3D (not tested but expected to work better that the elite3D)
    Expert3D-lite (not tested but expected to work better that the elite3D)

  • FLOW 3D 是高效能的CAE金属模流分析软件,工程师能够根据自行定义多种物理模型,应用于各种不同的工程领域。

    FLOW3D 提供了精确预测自由液面流动(free-surface flows)及凝固过程等<id=”result_box” class=”short_text” lang=”zh-CN”><title=”複雜的計算”>复杂的计算,<id=”result_box” class=”short_text” lang=”zh-CN”><title=”滿足產業於鑄造、動力、科學、流體分析等應用”>满足产业于铸造、动力、科学、流体分析等应用,FLOW-3D 也可以协助您在工程领域中改进现有制程。

                                         

     

          

    <id=”result_box” class=”short_text” lang=”zh-CN”><title=”如有任何相關於FLOW 3D的產品應用問題,請與三維科技、先進科技領導企業馬路科技聯絡”>如有任何相关于FLOW 3D流体力学计算<id=”result_box” class=”short_text” lang=”zh-CN”><title=”如有任何相關於FLOW 3D的產品應用問題,請與三維科技、先進科技領導企業馬路科技聯絡”>产品应用问题,请与三维科技、先进科技领导企业-马路科技联络

  • FLOW-3D V10.0 新增功能介绍
    FLOW- 3D V10.0 是FLOW-3D 流体力学视觉化软件开发上的重要里程碑。V10.0主要增加了以有限元素为基础的流固耦合与热应力演化物理模型。首先针对这两个 新增的物理模型做介绍,接着再一一说明其他物理模型的新增功能,最后在SMP并行计算、用户接口(GUI)和后处理等改善做说明。
    ※新增模型和特点介绍:

    ●流固耦合模型

    流固耦合模型是利用有限元素法来计算流体与固体互制过程中,固体受到周遭流体压力、温度梯度或其他外在条件所造成的应力分布与变形。目前这个模型局限于较小的变形计算。
    <class=”STYLE4″>

    动画:钢制容器受到内部爆炸压力波影响的变形(放大400倍)

    ●热应力演化模型

    热应力演化模型是计算金属冷却过程中的应力分布和形状变化。藉由简单的选项设定,可以同时计算模具与凝固金属间应力交互作用。

    V6铝合金引擎在凝固后的Von Mises应力分布

    ●扩充的固体材料数据库《可选购》

    此固体材料数据库里面提供大量的固体随温度变化的材料性质,让使用者可搭配流固耦合与热应力演化模型使用。

    JAHM Software’s material properties database software目前提供超过2,600种物质与21,000组随温度变化的弹性模数、热膨胀系数、热传导系数、S-N疲劳曲线、应力应变曲线等材料性质。

    JAHM材料数据库目前与FLOW-3D V10.0已完成使用接口上的整合,并以单一模块的形式销售,让FLOW-3D使用者自行搭配选购。

    ●凝固收缩模型

    简易的凝固收缩模型(前身为快速凝固收缩模型)可在复合区块网格上执行,并应用于倾斜与离心铸造。而动态凝固收缩模型的功能也在重新加入此版本,并具有更高的精确度与收敛性。

    ●铸铁凝固模型

    铸铁凝固模型与简易凝固收缩模型合用,可描述铸铁的共晶与近共晶凝固,并计算沃斯田铁、石墨和碳化物的生成。
    <class=”STYLE4″>

    灰口铸铁的凝固分布状态(注:红色分布是碳化物而蓝色则是石墨)

    ●颗粒流模型(包括砂心吹砂)

    颗粒流模型可描写颗粒介质行为,模拟砂心吹射的过程。

    ●透气模具模型
    几何对象中新增透气模具选项,在结合绝热气泡模型后,可以用来模拟充填过中孔隙砂心空气排除的过程,而不需要再去启动孔隙流模型。此外配合阀门模型可用于高压铸造充填的分析。
    <class=”STYLE4″>
    部分充填的砂心 (注:剩余的气泡以蓝色显示)

    ●新增的表面造波功能

    在原有的造波模型中新增几个不同的造波功能。用户可以利用傅立叶级数展开仿真周期性的非线性波,利用孤立波模拟海啸的运动,或利用不规则造波功能仿真在开放海域的真实波动现象。此外,可以设定初始流场为一周期波动,以减短计算时间加速达到稳定的波动状态。
    <class=”STYLE4″>

    ●风动效应

    可以考虑水库表面随时间变化下风引起的剪应力效应。

    ●新增浅水波模型功能

    浅水波模型新增独立的选项可以考虑层流与紊流流况,此外可以简单的藉由定义纬度来考虑地球的转动效应。这些新增功能可以让软件用来仿真更大范围的流场。

    ●重新设计的质量/动量源模型

    在重新设计的质量/动量源模型中,可分别给定不同流体型态、密度、温度,质量或体积流的流体源头,有效的强化模型在不同问题的适用性。

    ●水分干燥模型

    此版本提供两种模型可进行孔隙材料中的水分变化分析。较简化的模型适合用于充填与凝固过程中的砂心砂模。第二种选择是使用较复杂的气体/液体两项流模型,仿真例如纸、纤维和砂心等孔隙材料的干燥过程。
    <class=”STYLE4″>
    热空气干燥处理过后的水分分布(BMW提供)

    ●固体溶质溶解模型

    这个模型可用来仿真固体溶质的溶解,例如浸泡于液体中的岩盐和结晶药。溶液浓度的改变是根据局部的溶质浓度并考虑到了浮力效应。
    <class=”STYLE4″>

    流体流经一块固体盐(灰色部分),上方流线的颜色代表溶解盐的浓度

    ●针对不饱和孔隙介质新增Van Genuchten模型

    Van Genuchten模型考虑到压力-饱和度函数,让不饱和孔隙介质的模拟更加完善。

    ●利用STL图档定义隔版

    STL图档在这个版本可以用来定义隔版,有助于建立复杂几何与薄件。STL图文件数据将转换成阶梯状的形式表示档板。
    <class=”STYLE4″>
    在STL档处理过后之档板形式

    ●固定接触线

    液滴可能表面粗糙产生接触线固定,而不是移动到力平衡的位置。这种情况可以启用软件中的新增对象设定(IFOB(n)=1)进行模拟。

    ●液体/气体接口上的温度滑动边界设定

    FLOW-3D 利用单一温度模型进行两项流问题的模拟,可能会导致两项流接口上过度的温度数值扩散现象,这种现象在网格密度不足以解析温度边界层时特别明显。新增的温度滑动边界模型(类似现有的速度边界滑动模型)可有效降低数值扩散,改善晃动的两项流模拟精确度。

    液体与气体在晃动过程中的温度分布
    <class=”STYLE4″>
    1.初始温度分布。
    2.标准模型下,经过10个周期晃动后的温度变化。
    3.温度滑动边界模型下,经过10个周期晃动后的温度变化。

    ※改善
    ●SMP并行计算
    建构在OpenMP技术上的SMP并行计算求解器,在此版本中已将平行功能延伸到大部分的物理与数值模块,包括移动对象模型或VOF自由液面追踪模型。
    <class=”STYLE4″>
    FLOW-3D物理与数值模型的平行化

    ●降低曲面边界上的压力噪声
    有 关FAVOR运算中截断值的控制参数-面积与体积的比例(EPS),成为一个可输入的设定参数。原本的内定值为0.01,表示如果网格中固体的体积或表面 积低于1%,则此网格就视为没有任何固体的区域。降低EPS的数值有助于边界区域更准确的压力求解,这在计算固体的受力问题时效果格外显著。EPS可以由 数值设定的用户接口中的FAVOR tolerance选项设定。

    ●允许在计算进行中改变SMP版本中的计算核心数
    在计算过程中更改部分设定参数是FLOW-3D既有的功能。在此版本中此功能已推广到运算核心数的改变。使用者可在不暂停计算的情况下任意的改变运算核心数,此功能将提供用户在计算机资源分配上更大的运用空间。

    ●可显示接续仿真的初始状况
    接续模拟中的prpgrf档,纳入了先前档案的计算数据而不仅只是prepin配置文件的前处理结果,这有助于显示真实的接续初始状况。

    ●Linux 与Windows操作系统上的FORTRAN编辑器升级到11.1版
    用户在编辑客制化程序时需考虑同步升级FORTRAN编辑器。

    ●新增数据输出

    ●流体追踪
    通过特定断面的流体追踪功能可加强流体的可可视化,可分别追踪显示通过不同断面的流体流动状况。
    <class=”STYLE4″>
    通过给定断面的流体追踪(红色区域)

    ※用户接口(GUI)
    ●对象名称
    网格与几何设定(Meshing & Geometry)中的所有对象都可以给定名称,让模拟设定更加清楚和容易判读。
    ●关闭几何对象
    可在设定过程中关闭几何对象,而不需要从配置文件中完全移除。此功能方便用户暂时移除对象,而再度启动时不需要重新输入相关数据参数。
    ●移动初始和边界条件输入位置
    初始和边界条件的接口(Initial and Boundaries tabs)已被整合到网格与几何的接口(Meshing & Geometry tab)里。
    ●物理模型窗口中新增操作说明连结
    所有的物理模型设定对话窗中,已新增相关操作的联机帮助文件连结。
    ●支持CSV数据文件
    可输入随着时间和温度变化的数据文件。
    ●重组Prepin配置文件
    Prepin的编写架构更加的易读与符合逻辑。
    ●支持温度单位选择
    可在模式建立或结果分析时设定温度单位。
    ●支持设定观测点
    观测点可预先设定,以便用于建立阀门、历史观测点、给定流体区域等。
    ●设定储存
    在编辑时或切换配置文件前,不强制一定要先储存档案。
    ●树状结构的改善
    可储存与复原仿真设定中树状结构的状态。为了方便检查设定,树状结构设定都可以被展开与折迭。
    ●可储存图形的设定
    图形的视角、颜色和透明度设定可储存在网格与几何接口(Meshing & Geometry tab)。
    ●加强模式设定时的可视化
    此版本中可以看到FSI 和TSE模型中所需要用到的有限元素网格。此外,质量源、阀门、历史观测点和取样位置都可以在网格与几何接口(Meshing & Geometry tab)显示。
    ●透视视角
    除了原本的正视视角,此版本在网格与几何(Meshing & Geometry tab)和显示(Display)接口也提供透视视角供选择。
    后处理
    ●可以处理FLOW-3D 和FLOW-3D/MP的结果档
    FLOW-3D SMP 和MPI 平行版本的计算结果,现在可使用相同的接口和后处理器来进行后处理。
    ●支持多重变量选择
    在三维可可视化部分,可以在分析接口(Analyze tab)选择超过一组的变量。然后在显示接口(Display tab)直接切换这几组参数,而不需要回到分析接口(Analyze tab)重载数据。

  • 微机电工程

    MEMS Applications

    MEMS Applications 微机电工程微机电系统
    ( MEMS )的开发透过半导体制程的技术已更趋
    成熟稳定,在次微米组件中可包含机械、流体、
    光学及电控设计。因为利用集成电路的制程缘故,
    故可以大量生产高精度、低成本的零组件,
    其间并可将复杂的电路整合其中。

    然而在许多 MEMS 组件的开发过程中,仍需动
    用许多工程师与科学专家在设计、试做、
    测试与改善上,因而耗费高额的时间与成本。
    但现在透过数值仿真软件的协助,以能在
    极短时程内即可获得关于电讯、力学、化学、
    热学及流体力学的重要设计参数,
    而 FLOW 3D 正是其中之翘楚,能为您的
    设计节省下大幅的预算与成本。

    □ Dielectrophoresis (电导)


    于生物芯片实验室以电导力进行细胞分离之模拟

     

    电导型细胞定位器 流、电、温度场分布图

     

    □ Electroosmosis (电渗)

    双层导电层模型 以玻璃为文件板与富含电荷之电解液接触

    微帮浦

    流体集束器
    建立均匀流线 , 精确截断流线

     

    微矩阵

    □ Optical Switching (光学开关)

    目的:开发一种可因应高速网络需求的讯号开关
    可控制极快速的开闭动作,传统上是以电子组件控制 ,目前光纤传递的方式以达电子组件的瓶颈 ( 非电子式的开关)

    优点 :
    更快的动作
    不受讯号编码的限制

    缺点 :
    会有讯号损失的疑虑
    泡沫动态分析要项
    气泡稳定且确实的阻断光讯号传递
    试作品的缺陷
    35 kHz 下讯号阻断效果不佳
    气泡边界垂直度差易造成讯号的损失
    尺寸太小有实际量测上的困难
    必须选用高阶的 CFD 软件仿真
    选择 FLOW-3D 的原因
    最优的成本效益
    最真实的泡沫模拟机制
    最佳的软件服务团队
    FLOW 3D 所独有的先进泡沫模型 .
    热、质传可于泡沫壁上同时进行 泡沫均压控制


    光纤开关运作原理
    橘色 – 光讯号可通过之特殊液体
    红色 – 光路
    白色 – 阻断光讯号传递之气泡

    FLOW-3D 模拟要项
    气泡以 35KHz 的频率振荡
    壁面上的压缩波效应
    模拟不易直接观察的薄型压缩层
    以模拟发觉实验无法观测出的问题
    解决方案:壁面加热,减少液体的附着

  • 航太工业Aerospace

    推进运动的控制,是完成一个成功飞行器设计的重要关键。


    FLOW 3D 的自由液面( Free Surface )模拟,能够精确的描述各种物理现象( e.g., surface tension, non-inetial reference frames, and coupled rigid-body dynamics ), Fractional Area/Volume Obstacle Representation (FAVOR)的应用,让 FLOW-3D 不需要非常复杂的网格技术,也能够得到非常合理的流动模拟结果。图为气体流经过一颗球体的流动模式。


    了解推进器内燃料的运动模式,能够让工程师在设计机构时更加安全而且有效率。早在 1980 年代, FLOW-3D便证明其在该领域之设计领先其它软件。

    FLOW-3D 处理流体自由液面的精确功能,使其能够用来处理许多传统仅能由实验完成的模拟。图是模拟气体在通过 Laval Nozzle 时,产生的气穴( Cavitation )现象。

    <id=”result_box” class=”short_text” lang=”zh-CN”><title=”如有任何相關於FLOW 3D的產品應用問題,請與三維科技、先進科技領導企業馬路科技聯絡”>如有任何相关于FLOW 3D金属模流分析软件<id=”result_box” class=”short_text” lang=”zh-CN”><title=”如有任何相關於FLOW 3D的產品應用問題,請與三維科技、先進科技領導企業馬路科技聯絡”>产品应用问题,请与三维科技、先进科技领导企业-马路科技联络!

  • 铸造

    Casting

    为了节省开发成本与开发时间,运用计算机仿真技术于铸造件与铸造模具的开发行之已久。
    FLOW3D更是CAE金属模流分析软件中的佼佼者,FLOW-3D 提供多种铸造程序的仿真模块,能够让使用者在开发新产品或新模具时,缩短 trial & error 浪费的时间。
    更被称为铸造行业中的四最软件,所谓的“四最”就是计算速度最快(相对于大部分产品而言,并不是所有)、后处理动画最逼真、电脑配置价格最低和操作最简单,对于模拟精确度同样也是很高的(对操作者要求较高),模拟的结果与实际的问题相似度能够达到95%以上。

     

    □ Air Entrainment in Poured Casting重力铸造过程中,混入金属熔液中的空气,对于制品的质量会有一定的影响。FLOW 3D 能够模拟空气混入金属熔液的流动状况,以及其混合比例及位置预测。

     

    □ Alloy Segregation(Binary Alloy Macro-Segregation )金属凝固过程中,会因为热传与热对流,影响液态金属的流体特性。

     

    □ Continuous Casting:Simulation of Tundish说明:钢连续铸造流程   ( Rautaruukki Oyk, Finland )

     

    □ Predicting Micro-porosity铸造件于固化过程中,由于收缩速度与补充金属熔液的速度不同,会造成产品内部微缩孔的产生FLOW 3D 能够仿真微缩孔的位置分布,图为实际产品与仿真结果比对。

     

    □ Filters
    ( Solidifying Metal in a Glass Filter )许多铸造业者利用滤清器除去金属熔液中的残渣,FLOW 3D 能够设定滤清器的孔径与设定,模拟金属熔液在通过滤清器时之流动模式 。

      

    □ Filling and Solidification Simulation FLOW-3D 能够模拟铸造件从流动到固化整个过程。图为一组排气歧管的充填与固化模拟。

     

    □ High Pressure Die Casting 图为一个发电机外壳的高压铸造流动模拟。

     

    □ Lost Form 说明:消失模铸造也是铸造制程中 一种常用的制造程序。图为一组汽车零件之消失模铸造流动模拟。

     

    □ Sand-Core Blowing 要制造一个高精密度的砂模铸造金属件之前,砂模的制作也是一个重要的关键。FLOW-3D 悖铈鷐甡屿熉珨s作过程中,当空气吹入砂模时,其气体流动的模式,让设计人员能够轻易的找出最适当的排气位置,提高砂模的品质。

     

    □ Semi-Solid Casting半固态金属铸造,是一种新兴的金属制程。图是以 A356 作为模拟材料,完成的样品与流动模拟比对。

     
    □ Shot Cylinder 说明:高压铸造时,挤筒的推进速度与段数,会影响金属充填进入模穴时之卷气。二图说明金属熔液在推进过程中,发生的卷气现象。
     

    □ Solidification Shrinkage 说明:金属固化过程中,可能会因为金属熔液补充不足,而造成金属内部产生空孔。FLOW 3D 能够根据热传与热对流设定,进行模拟。图即为模拟与比对结果。

     

    □ Thermal Die Cycling说明:在生产过程中,压铸模具会因为模穴温度的变化(充填金属、固化冷却、开模顶出)而产生循环温度变化。FLOW 3D 能够根据水路设计与模穴位置,进行模具冷却仿真。

     

     

    □ Tilt Pour倾斜铸造也是一种常用的铸造方式。FLOW 3D 能够模拟模具翻转时,金属的流动现象,提供使用者在设计模具时所需之金属流动

     

  • 涂布

    Coating

    由于尺寸与精度的要求,涂布制程的最佳化是非常困难的。
    然而,计算机仿真却可以克服这个问题。
    FLOW 3D 在涂布领域的应用非常广泛。早在 1976 年, L.M.Hocking 发表了『 “A moving fluid interface on a rough surface”, J Fluid Mech., 76,801 』,便指出在表面微结构不可忽略的情况下,流体与固体的边界是会移动的,此现象称为 velocity slip. FLOW 3D 优异的流体计算功能,能够完全的描述 Hocking 提出的现象。上图利用 FLOW 3D 模拟之结果。

     

    淋幕涂布( Curtain Coating )是利用重力,将流体倒到一个水平移动的对象上,以完成涂布的一种方式。倒入流体的速度与对象移动的速度,都会影响涂布的结果。
    图为利用 FLOW 3D针对 Curtaing Coating 的模拟分析。利用 FLOW 3D进行湿式涂布( Dip Coating )的模拟,是非常容易的。由于 FLOW 3D可利用 FAVOR 描述流体的表面流动状况,流体的流动不需要特殊的网格建构,因此可以大幅缩短计算时间,同时得到非常精确的结果。

    近年来,喷墨技术的精进,使许多制程得以更换。针对墨珠落于纸张上之模拟, FLOW 3D 也可以顺利解决。图是仿真一个直径 40microns 的墨珠,以 300 cm/sec 的速度撞击于纸张上。纸张厚度为 20 microns, 并且存在 30% 的孔隙。仿真结果是以压力显示。

    FLOW 3D 在模拟流体流动时,不需要指定动态接触角( dynamic contact angle )或者是接触线( contact line )。FLOW 3D 应用一个更有效率的数学模型,
    用来描述在一个微小的 Control Volume 内所受到的动态力。图是利用 FLOW 3D与实验比对的结果。图是 0 度接触角,右图则是 70 度的接触角。

    Multi-Layer Slide Coating 是将多层涂料一次涂布于 web 上,这种制程多半应用于底片制作。 由于涂布材料的流体性质不相同,在接触 Web 瞬间的流体流动模式是非常重要的。应用 FLOW 3D,能够非常简单的解决此类复杂流动的问题!在所有的涂布制程中,流体接触到 web 的初始状况,对于涂布结果会有极大的影响。图是利用 FLOW 3D 模拟 Slide Coating 制程的结果。

    由于 FLOW 3D 在处理流体接触线与接触角的计算,是以一个完整的动态流体加以描述,因此在涂布制程仿真的功能独步全球。

  • 消费性产品

    Consumer Products

    在日常消费性产品中,自由液面流体的流动应用非常广泛。一个倒开水的简单动作,就是一个需要以自由液面流动模拟的案例。

    Hocking 提出的现象。图为利用 FLOW 3D 模拟结果

    日常生活中每天使用的马桶,其流动模式是非常复杂的。当马桶冲水时,将马桶内的水往下冲刷的力量来自于虹吸管原理。图为一个马桶冲水的分析案例,FLOW 3D将冲水 –> 发生虹吸管现象 –> 将水从下方排出的整个流程仿真的非常真实,此案例并且实际应用于马桶开发上。

    一个简单的水阀设计,如果要考虑到阀门的开启,流动的计算将会相对复杂。FLOW 3D 特有的 Genal Moving Obstacle 设定,让刚体与流体的耦合运动简单化。图为水通过水阀时,其阀门开启的动态仿真。

    流体流经滤清器是一个复杂的模拟案例。但是用 FLOW 3D 处理,是非常的方便。图是汽油通过汽油滤清器的模拟结果。在此模拟结果中,可以看到汽油从上方往下通过滤清器,并且由滤清器侧边的孔隙流出。颜色是压力分布的结果。


  • <class=”NEWSdetail”>

    喷墨
    Inkjets

    随着数字相机的销售量节节上升,传统喷墨打印机的市场不断扩大。 如何让家用打印机,拥有照片般的打印质量,是每个开发厂商的研发目标。 一直以来, FLOW-3D 捎N是打印机开发厂商在研发喷墨模拟的技术时的重要工具, 应用 FLOW 3D,找出最佳化的喷墨速度、墨珠尺寸、甚至驱动压力及温度等参数, 可以大幅缩短 trial & error 所需要浪费的时间。 各家厂商所开发的喷墨制程并不相同,但是,这些厂商都是以 FLOW 3D 作为开发工具, 以下将举例说明各种喷墨制程。

    □ Bubble Jet
    FLOW 3D 可模拟气泡式喷墨,使用者可以『看到』因为热源加热,使液体产生气泡,
    将墨水喷出。 FLOW 3D 可仿真的气泡模型,有下列四种形式


    1.Adiabatic Vapor Bubbles
    (No heat exchange to surroundings. PVg=Constant relation).
    2.Vapor Bubbles with Heat Transfer (Heat is transferred to/from fluid and solids).
    3.Vapor Bubbles (Heat Transfer and Vaporization/Condensation).
    4.Drop Creation

    □ Membrane Driven )
    利用薄膜振动产生墨珠。

    □ Pressure-Driven Jets 利用压力,也能够驱动墨珠喷出。
    图为压力驱动之 Ink jets.

    □ Drop Creation
    墨滴生成控制模拟

  • 船舶自由液面模拟

    Maritime

    在船舶外形设计时,流体的流动必须加以考虑。
    而在自由液面模拟, FLOW 3D 堪称执牛耳之地位!

    艘船只以 50mph 于水面上穿越时,其水波之流动状况。

    水下运动的物体,也可以用 FLOW 3D 进行模拟仿真。
    图为从水下发射飞弹之模拟。

    船只举升以及水波流动之模拟均由 FLOW 3D 完成。
    图为一艘船从静止到启动后,其于水面的作用状态。


  • 水利与环境工程

    Water&Enviromena

    从事水利工程的人员一直以来,都希望有一套能够处理复杂自由液面的流体力学分析软件。

    FLOW 3D 的优异计算能力,解决了这个问题。

    □ Air Entrainment at Hydraulic Jump

    在明渠的流动模式中,水跃是一个常常发生的状况。水跃的前端是一个不稳定而且混合空气的流
    体流动模式。左图的例子中, Fluid Upstream 为 0.574m, downstream 为 0.25m.
    阶梯位置位于闸门下方 1.2m 处,阶梯高度为 0.09m.

    □ Simulation of Spillway

    左图是一个发电厂的溢洪道设计,FLOW 3D 支持多重网格,因此可以大幅缩短计算所需之时间。

    □ 河岸淘空改善模拟

    □ 桥墩冲积

    □ Flow Over A Step

    对于工程人员而言,研究水流流经阶梯时造成的能量
    损失是个非常有趣的研究课题。 FLOW 3D 的优异计算能力,
    让研究人员能够利用数学模拟得到与实验几乎完成一致的数据。

    □ 海浪对海岸结构物冲击之数据仿真


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