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SINDA/FLUINT
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应用领域

你们的热网络分析软件能干这些吗?

  旧版本的SINDA程序已经发展很长时间了,并且有各种各样的SINDA类型的计算程序存在。但是,SINDA/FLUINT是最有特点、也最完整的热力网络计算软件。与其它软件相比,我们在软件开发上投入了更多的人力和时间,并且这些投入有了显着的回报。


一定要与其它软件比吗?——是的,您应当做出选择!

  这里列出了一些您也许会关心的内容。它们不是SINDA/FLUINT软件特征的全部。但是,它们却是其它任何热网络分析软件不能比拟的特点。


软件功能目录

集成的内部表格:彻底的参量化模型

  大约在10年前,C&R公司首先引入了集成的内部表格的理念,并且实践证明这是受欢迎的、也是非常有用的。集成的内部表格特征在版本4.1后得到进一步的发展,条件运算符和处理器变量(Processor Variables)的引入,在逻辑控制和中间计算结果的引用上取得了重大进展,增强了程序的易用性和简洁性。集成的内部表格...

  • 增强了模型的可读性、连贯性,更容易修改和维护;
  • 在模型运行期间参数自动改变,有助于运行过程中的参数和敏感性分析;
  • 对于经常性调整的项目,可以在最终的尺寸和属性确定前即可开始建模过程;
  • 多种设计方案和设计工况可以放在同一个模型中求解;
  • 在输入变量,甚至在输入和输出间建立复杂的内部联系;
  • 支持更高端的解决方案,比如目标定位Goal Seeking、优化和自动实验数据修正等。

  这个特点是如此受欢迎和强大,以至于竞争对手也争先模仿。但是,它们中没有一个能提供SINDA/FLUINT的以下特点,而这些特点也正是区别“真正的集成数据表格功能”和“匆匆忙忙添加的补丁工作”的重要所在。

  • 能在模型内部的各个地方使用用户定义的参量(Register),包括Array Data、Fluid Data、Property Data、初始条件、随着温度和时间变化的参量等。事实上,唯一不能用关系式表达的只有节点号了(呵呵!)。
  • 能间接引用参量和变量,例如,参量能相互引用(例如:InnerDia=OutDia-2*WallThck)。间接引用是在真正的数据表内迭代实现,即使程序仍处在运行过程中。如引用处理器变量(中间结果)等。
  • 能直接使用内建函数、常数、条件运算符(IF/TEHN/ELSE)等。
  • 在表达式内使用间接引用,使得模型易于调整且不易出错。例如,节点热容随自身温度变化的表达式,可以在不同的节点间复制粘贴,它们将自动更新关联,无需更多工作。

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可靠度分析

  保守设计是常见的、也是费钱的,在大型项目中,每一个领域(热、结构、电等)都将自己极端工况下的要求传递给其它领域,导致整个设计的笨重和高成本,并且这也并不一定就能保证设计的安全可靠。只有当总体不能满足所有裕度和不确定性的极端累加时,才找到各个分系统重新讨价和还价,然而,这种讨价和还价很少基于严格的证明,对存在的危险性也没有可靠地评估。

  作为简单累加办法的一种替代解决方案,工程师们可以借助统计理论、综合考虑各种因素、统计出某一单点设计方案的可信度(可靠度),然后借助于求解器,自动变换参数、校验各种组合工况,给出满足系统可靠性要求的最佳设计方案,智能地在成本与风险间寻求平衡点。

  使用我们的可靠度分析模型,您能

  • 得到单点(某一工况)的性能预计,也能得到性能分布曲线及各自出现的几率。
  • 统计地计入设计参数的误差、环境变量的不确定性、工艺实施和生产过程中的不确定性等参数的影响。
  • 得到某一设计达到系统要求的概率
  • 提供风险评估或可靠性评估
  • 定量给出某一系统设计的保守度和风险度
  • 确定哪些变量是随机量,并允许它们在一定的范围内按照如下概率分布函数变化
  • 均匀、任意、正态分布
  • 选择多种统计分析工具
  • Monte Carlo、Descriptive、Gradient

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优化与目标定位

  一些人认为“优化”就是手动地调整设计直到看起来有了改进。SINDA/FLUINT则提供了全自动设计优化和目标定位功能,不需要或仅仅需要一点点人为介入。通过调用内在的非线性编程模块,用户能:

  • 指定任意多个可变参数
      例子:尺寸、物性、边界条件等
  • 提出优化过程中,当前结果是变好还是更坏的判别依据
      例子:重量(最小)、效率(最高)、实验与计算间误差(最小)。
  • 根据设计参数、设计需求,设定复杂标准,以区分有效和无用设计。
      例子:工作在允许温度范围内、压降不可过大等。
  • 任意组合SINDA/FLUINT已有算法和求解器,构建评价流程
      例子:稳态结果,一系列瞬态过程...

  SINDA/FLUINT于是自动地寻求并给出最佳设计,或给出与实验数据最符合的各参量值。

  这个模块同样也可以用来颠倒输入和输出,而且可以针对几乎所有的参数。例如,用户可以先给出温度,反过来求导热率;而不是通常的先给出导热率然后再求出温度。

  这个功能与过去的SINDA批处理分析功能有些相像,但是除了在人力劳动上的减轻之外,它已不再是一系列“点”设计的稳态和瞬态求解器,而是提供了更高级的功能,使得热工程师能够在方案论证阶段就能参与和提供科学的建议,不再像以往一样只是等着验证别人的设计结果。

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实验数据修正

  与实验数据修正相关的称呼包括“标定”、“模型调整”、“求解反问题等”。这是一项非常重要、非常费时费力、而且直到最近才在流程上有了正确定义的工作。SINDA/FLUINT提供了完整的自动数据修正工具,用户可以不必再乱猜;提供了迭代计算;提供了曲线接近度观察等客观对比功能。用户能全权控制如下方面:

  • 哪些量是可变量,变化范围如何;
  • 比较次数和类型;
  • 比较频率,与一次稳态数据比较,还是与多个稳态数据比较,或者在多个瞬态运行中进行几次比较;
  • 不确定量求解的先后次序(如果它们不能同时确定的话);
  • 比较的数学基础是什么?(最小二乘法,或极小化的最大偏差等);

  软件提供了辅助算法以完成大量数据的处理,这些算法能完成数据准备、对比、结果报告生成等工作。

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传热模拟特征

  对所有SINDA类型的热分析器而言,节点和热导是最基本的网络元素。但是,这并不意味着所有的分析器都提供给用户一样的模拟工具。

  SINDA 85——SINDA/FLUINT软件的早期版本,早在15年前就采用了子模型(submodels)的概念。这个强有力的功能使得:

  • 多个模型能方便地合成为一个模型,而不必担心节点号的冲突、求解方法的差异、或控制参数和逻辑参数的不同;
  • 高效的组织和管理;
  • 更高层次的求解体系——每一个子模型都是半独立的,这有助于提高速度和自主配置;
  • 动态的模型管理功能,比如连接断开部分组件,改变边界条件和环境或材料参数等。

  SINDA/FLUINT提供给用户的不再仅仅是稳态和瞬态的计算程序,而是多种求解方案。至今我们仍在持续地改进这些方案,其中也包括为了避免冲突和便于培训,而保留下来的过时的、效率较低的求解方案。例如:在两个稳态计算程序中至少提供了4个完全不同的加速算法。每个子模型可根据自身特点选择不同的求解方案。这大大增强了用户对求解过程的控制能力。在一些计算程序中加入的求解选项也使得程序易于学习,也避免了在大量的控制参数中找寻的痛苦和附带的出错现象(因为许多参数只是在特定的求解过程出现,且同一符号在不同的求解器内代表了不同的物理意义),大大方便了用户动态调整模型的能力。

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流体模拟特点

  SINDA/FLUINT具有真正的热力/热工水力流体网络,而不是传统SINDA程序中将节点和热导装扮成“压力节点”和“管路”,并且只能求解单相稳态不可压缩流体的管路网络流动。SINDA/FLUINT(FLUINT)软件开发的目的就是以多相流动(包括多组分)的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程为基础模拟真实的、复杂的热/流体系统内部的独特能量和质量交换过程。

  (航天器)热控系统现在越来越多地采用流体系统(泵回路、热泵或毛细泵、热虹吸、气体循环、蒸汽压缩循环)以满足热设计需求。但是由于SINDA/FLUINT为任何领域、任何行业(anywhere in any industry)提供了最强大的通用热工水力程序, 所以它不仅是热工程师而且是推进、空调、制冷、油气储运、燃料尾气等系统工程师的设计分析工具。FLUINT已经被应用到从挡风玻璃雨刷设计到核反应堆热工水力分析的各行各业。实际上,许多SINDA/FLUINT用户只是单独使用软件的流体设计模块,而很少接触软件中的传统的SINDA热传递网络模块。但是只要这些用户有了这方面的需要,软件的功能依然完好地保存在那里。

SINDA/FLUINT软件的流体模拟能力包括:

  • 任意1D流体网络,包括在2D和3D控制体内的热力分层现象。
  • 与传热过程的耦合。
  • 稳态或瞬态,从准稳态(如热力-主导)瞬态过程到纯水力瞬态过程(水锤)模拟。
  • 不依赖于具体流体:用户自定义流体属性或复杂度。
  • 单相或两相流体流动
  • 不可压缩或可压缩工质。
  • 气体、液体纯物质或两者混合物。
  • 泵、阀门、管道等。
  • 用户调配的控制系统和流动组件。

SINDA/FLUINT 软件的两相分析能力包括:

  • 沸腾、闪蒸flashing、冷凝、空化等。
  • 均匀各向同性或滑移流。
  • 完整的机理性(自动判别)流域匹配(泡状流、沫状流等)。
  • 平衡或非平衡相。
  • 毛细模型(毛细材料、汽障、液体收集/控制/分离器等,包括许多模型工具,如用于毛细泵回路和回路热管的蒸发泵)。
  • 可凝结/可挥发物质的混合物、油和/或气。
  • 非凝结气体的溶解/演化过程。

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精致的图形用户界面

  早在1992年,C&R公司就提供了一个用于SINDA/FLUINT的完善的GUI:Sinaps,Sinaps使得用户不再需要直接与ASCII输入输出文件打交道,可以在图形界面下直接管理和控制整个SINDA/FLUINT 模型(流体、热、或两者)。

  Sinaps提供了完善的前处理和后处理功能,但它并不单单是一个GUI,用户能通过它以文档文件的形式传递模型给非授权用户。这些模型可以被用来查看热网络、生成新的计算结果、甚至可以用作独立运行的工具。Sinaps与SINDA/FLUINT一样,是非几何的:它是一个绘图板式热/流体网路设计工具。如果用户需要在几何实体界面下完成建模和后处理工作,C&R同样提供了几何界面的GUI工具,如 RadCADThermal Desktop


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完美的热辐射分析器

  没有任何其它的热网络分析软件供应商同时提供了一套完整的热辐射分析软件工具包,更不用说一个能与CAD系统兼容的、而且比其它任何同类品都快速和友好的热设计和分析工具。RadCAD,一个提供给SINDA/FLUINT的现代的热辐射前、后处理器软件,是世界上第一个基于CAD几何体和有限元FEM模型的热辐射分析软件,具有快速崭新的算法、强大的建模能力和模型维护功能,如物性别名、辐射分析组和关节(转动)部件模拟等功能。


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集成的CAD/FEM

  SINDA/FLUINT不是有限差分软件,而是等式求解器。它能同时求解集总参数、有限差分和有限元等式,并且一样的容易。

  热设计工程师再也不能忍受仅仅作为 Concurrent Engineering 革命的旁观者的局面了,而且他们再也不必为能够参加设计团队而迫使自己适应结构设计模型了。

  C&R公司的Thermal Desktop软件可被视为SINDA/FLUINT软件的几何界面GUI,但它的功能不限于此,它是世界上第一个专门为热工程师设计的软件工具,能在CAD环境下工作、也能完全兼容FEM模型,还能兼备有限差分软件的曲面精度、小模型(有限数目节点)、快速、易调整等热分析和热设计领域的不可或缺的优点。Thermal Desktop软件使得热工程师能与CAD设计师和结构分析师一起工作,交互模型和计算结果,而不必事先学会他们的方法或被迫学习和使用不适合热设计工作的软件工具。

  如果需要知道“为什么RadCAD和Thermal Desktop代表了在当前热工领域的真正革命性的创新”的解释,请点击如下链接

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丰富的求解器

  经常,我们被问道:为什么SINDA/FLUINT只提供了一种稳态和两种瞬态求解器,而其它的程序有很多?这只是假像!SINDA/FLUINT将多种方法和变换直接集成到了程序中,而其它程序只是提供了不同的求解器。我们相信太多的求解器只是会让用户茫然,不得不自己决定哪个求解器才适合自己的模型。就像你有24块表但不知道现在几点钟一样,不得不从头到尾看完一遍,但仍不知道哪一个你该更相信。我们努力的方向是使得我们的求解器能适应每一个模型。SINDA/FLUINT提供给用户能满足正常计算所需的缺省求解选项,然后用户能根据特殊需要做些调整。事实上,求解方法在不同的子模型(Submodel)上都会有变化,而这一点是其它任何软件都不能做到的,因此说,SINDA/FLUINT容易使用并且更具适用性。

  例如,在我们提供的唯一一个稳态求解器内,用户可选择PER SUBMODEL逐一确定每个子模型是使用矩阵方法还是迭代方法计算,是采用Aitkin加速、超松弛/阻尼、还是其它几种自动超松弛方法,诸如此类。所以事实上,如果你只有两个子模型,那么你可以通过配置求解选项产生其它没有子模型功能的软件所没有的“求解器”。在其它软件中,用户必须挑选一种方法和一系列标准然后盲目地将它们应用到整个模型上。所以,事实上,我们的程序提供了几乎是无限的方法和求解器。

  考虑到不同用户间合并模型的需要,如果一个人采用了矩阵方法而另一个人使用了迭代方法,那么在SINDA/FLUINT中很容易实现模型的合并:每一个子模型都继续采用原有的求解方法。但是在其它软件中,一种方法必须“赢”而另一种方法必须“输”,并且逻辑、控制常数等将不得不修正以使得“失败”的方法能在新的求解器下工作。而这些工作只是重命名节点号、组合逻辑等其它众多繁琐工作的零头而已。

  在SINDA/FLUINT的两个瞬态求解器中,用户能选择迭代或矩阵解法、调用各种与温度变化相关的逻辑程序、设置不同的求解精度...,同样也可PER SUBMODEL。

  双精度计算在SINDA/FLUINT中也同样容易实现,双精度选项可方便开启或关闭(即使程序仍在运行中),不必对模型或逻辑做任何改动。

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SINDA/FLUINT代理商:

北京红缨联合科技有限公司

公司电话:010-80751005
     
  传真:010-80751005

电子邮箱:红缨联合销售部

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



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