1、Flowmaster汽車版及應用案例介紹尹洪斌上海海基盛元信息科技有限公司Flowmaster易用性簡介Flowmaster汽車版應用案例Flowmaster公司及軟件介紹報告內容Flowmaster汽車版介紹FML公司簡介FML成立于1984年，總部設在英國，在美國、法國、德國和印度設有研發機構FML公司擁有120多名技術工程師，Flowmaster軟件有20多年的開發歷史，它是一款面向流體系統仿真的工程分析軟件，也是FML公司的唯一產品工程師們在英國流體力學研究中心進行了1萬多個小時的實驗，并把數據內置到Flowmaster軟件中Flowmaster軟件已通過ISO 9001認證，在全球1

2、2個國家和地區有銷售代理商，在全球超過1000家機構在設計時使用Flowmaster北京海基公司是Flowmaster在中國的唯一代理商Flowmaster是一款面向工程的流體系統仿真軟件，廣泛應用于設計和分析復雜的流動、傳熱等問題。具體功能包括： 壓力，溫度，流量，傳熱量等參數預測 穩態分析&瞬態分析 不可壓縮流體&可壓縮流體 液體&氣體，空調系統 部件的評估 任意規模及復雜度的系統Flowmaster功能介紹Flowmaster流體系統仿真 三維CFD模擬強大的熱流體系統仿真功能完備的分析模型瞬態、穩態、可壓、不可壓、換熱、填充、流體配平完備的熱流體系統元件大量標準的流體元件，并且可自行定

3、義真實的物理實驗數據，確保結果的精度穩定、快速的求解器便捷處理不連續數據以及原始數據相較三維CFD軟件，求解速度顯著提高便捷的建模工具先進的圖形用戶界面元件庫、特性數據庫、流體介質庫參數輸入仿真數據設置 豐富的元件庫BendsCircular BendsRectangular BendsValvesControl Valves12 Different TypesCheck ValvesSwing-Check ValveClapper-Check ValvePlug-Check ValveRelief ValvesPoppet Relief ValveHeat ExchangersRadiato

4、rHeat ExchangerHeater/CoolerPipes & PassagesCylindricalRectangularPrismaticHexagonalRotating PassageTransitionsAbruptGradualPumpsRotodynamic PumpsCompressorCentrifugal FanControllersScript ControllerTabular DataCurve InputPIDMotor Torque ControllerPressure UnloaderSourcesFlow SourcePressure SourceZe

5、ro Flow Blank EndPressure Vs Flow SourceJunctionsY JunctionsT JunctionsOrificesSharp-Edged ConicalLongRadiussedSquareSharp-Edged Standard Orifice PlateReservoirsGeneralConstant HeadVariable HeadFinite AreaStorage Vessel2-Armed Tank 3-Armed TankExpansion TankAccumulatorsAir VesselBladderVented Air Ve

6、sselDiaphragmsWeirsMiscellaneousGaugesECMsDiscrete LossesGeneral Loss ComponentSolidsPoint MassSolid BarThermal BridgeTemperature SourceHeat Source AC ComponentsEvaporatorCondenserCompressorAccumulatorReceiver DrierFixed Orifice TubeThermal Expansion ValveVariable Orifice Valve 完備的數據庫Control ValvesV

7、ariable ThrottlePressure ReducingPressure ReliefSimple Relief Valve Cylinders1 Rod 2 Acting Faces1 Rod 1 Acting Face2 Rods 2 Acting FacesLoadsLoad Vs TimeLoad Vs Operational VariableCheck ValvesSimplePilotSpringHeat ExchangersRadiatorHeat ExchangerHeater/CoolerLossesGeneral Loss Component2 Different

8、 BendsSmooth Mitre Circular TTransitionsAbruptGradualOrificesSharp-Edged (Conical)LongRadiussedSquareSharp-Edged Standard Orifice PlateSolidsPoint MassSolid BarThermal BridgeHeat Source Temperature SourceValve DynamicsPressure ReducingPressure SequenceCounter BalancePressure ReliefMiscellaneousGauge

9、sECMsPumpsRotodynamicPositive DisplacementMotorsHydraulic Gear AccumulatorsAccumulator ControllersTabular DataCurve InputPIDMotor Torque ControllerPressure Unloader Controller Pipes & PassagesCylindricalRotating PassageReservoirs & SourcesReservoirsFinite Area2-Armed Tank3-Armed TankExpansion TankSo

10、urcesFlow SourcePressure SourceZero Flow Blank EndPressure Vs Flow Source Directional Control Valves 6 Available2 Port3 Port4 Port2 Position3 Position (3)建立完善的用戶數據庫便捷的自定義專有特性曲線、曲面快速建立系統模型Flowmaster在產品開發過程中的定位在產品研制早期評估多種方案，減少物理原型產品的數目允許設計工程師對系統進行參數化分析和選擇判斷所設計的物理模型是否滿足原設計方案根據需要進行優化設計對產品的改進進行診斷、確認和完善Fl

11、owmaster易用性簡介Flowmaster汽車版應用案例Flowmaster公司及軟件介紹報告內容Flowmaster汽車版介紹汽車工業面臨的挑戰行業標準與規章US CAFEKyotoEU 2000/304/EC市場時間成本企業形象與品牌競爭客戶需求性能舒適性1990研發時間比例約4%研制周期40至50個月18至24個月當今200524至30個月12個月CAE 有效提升產品競爭力汽車研發過程Flowmaster汽車版Flowmaster Auto版是在Flowmaster V7仿真平臺的基礎上，針對汽車行業開發出的具有專業功能的一個版本主要特征V7版的首個專業版本全新的前、后處理工具更新、

12、增加了元件專業的應用冷卻系統 潤滑系統空調系統 燃油噴射系統排氣系統 空氣側系統汽車專業的用戶指南汽車版部分專用元件廢氣閥渦輪增壓器發動機體水泵潤滑油噴嘴限壓閥油泵暖風倉催化轉化器排氣彎管濾網油濾器溫控閥油冷器增壓空氣冷卻器固定容積元件導熱元件對流元件熱輻射元件熱橋功能描述壓損vs流量 to損失系數vs雷諾數 壓損vs流速 to損失系數Vs雷諾數通過參考點進行轉換參考溫度參考壓力密度粘度價值不必再使用Excel表格進行人為轉換直接利用實測數據或部件生產廠商的數據生成所需的特性數據生成特性數據的同時保留了原始數據前處理和后處理工具(流阻特性數據轉換器）前處理和后處理工具（頻域分析）功能描述對仿真

13、結果進行快速傅立葉變換 頻譜分析（frequency spectrum)能譜分析 (power spectrum)價值通過頻域分析對結果進行評估通過頻域分析對控制系統參數 進行調試，優化控制算法?具有在客戶整個產品研制過程中起到重要作用的系統仿真技術研發能力為汽車行業服務長達20年2001 - 20081998 - 20001995 - 19971989 - 1994標準仿真 將Flowmaster使用貫穿于原型車整個研制周期上MIRA、Ricardo等汽車咨詢公司為汽車公司提供一維系統仿真咨詢獲得利潤 汽車零部件供應商使用Flowmaster，因為汽車廠商關心零部件與整個系統的匹配早期，汽車

14、廠商把Flowmaster軟件作為系統設計的一種技術創新工具Flowmaster在汽車行業的成長歷程國外Flowmaster用戶8 of the top 12 Auto Companies use Flowmaster*fortune 500國內典型汽車用戶國內已有Flowmaster航空用戶具備了較高的使用水平由于項目需要，部分用戶正在聯系擴充與升級事宜，如吉利汽車、上汽商用車技術中心、南汽、海馬汽車、北汽福田等國內汽車用戶群逐年增長長春一汽汽研所東風汽車上汽乘用車技術中心泛亞汽車奇瑞汽車重慶長安江鈴汽車廣西玉柴北方發動機研究所北方車輛研究所清化大學汽研所天津大學內燃機國家重點實驗室上海交大

15、制冷與低溫工程研究所北京理工大學車輛工程學院北京工業大學Flowmaster易用性簡介Flowmaster汽車版應用案例Flowmaster公司及軟件介紹報告內容Flowmaster汽車版介紹Flowmaster在汽車行業的典型應用VTM 冷卻系統冷卻系統模型穩態與瞬態計算變參數分析基于幾何與性能的換熱器更多的元件Flowmaster 汽車版可以預測:暖起時間節溫器的行為冷卻液的溫度瞬態仿真The Flowmaster model has been validated against CFD results. This was done for design verification purp

16、oses. The accuracy between the two simulation tools was 0.9%.Cummins Diesel Engines發動機冷卻系統元件VTM 空氣側3D 顯示基本的空氣側與冷卻系統模型空氣側系統元件空氣側分段控制器Array of temperature, pressure and mass flow rateArray of temperature, pressure and mass flow rate3D-CFDsegmented3D-CFDsegmentedFlowmaster空氣側分段控制器在空氣側系統的仿真分析中，經常需要設置或者測

17、量某一段的數據 。空氣側分段控制器能夠給定或者讀取分段元件任意一段的數據。Different mass flows, temperature and pressures across heat exchangersVTM 潤滑系統完備的元件、流體工質與特性數據Flowmaster 填充求解元件相互影響與換熱穩態與瞬態求解變參數分析與駕駛周期模擬與其它軟件的聯合仿真，如：ANSYS Fluent, STAR-CD and MATLAB/Simulink潤滑系統元件四缸、雙凸輪軸潤滑系統模型軸承VTM 潤滑系統案例四缸、雙凸輪軸發動機的潤滑系統通過油泵從油底殼供油轉動部件通過FM的旋轉通道元件進行

18、模擬所有軸承均使用FM已有軸承進行仿真通過穩態與瞬態分析，驗證發動機的各關鍵位置是否具有充足的潤滑油，從而避免過熱及失效潤滑油量能夠非常明晰的顯示VTM 空調系統價值在樣機之前精確模擬空調系統的特性，節省成本開展假定分析評估空調系統元件在研發過程中催生新的設計理念壓焓圖空調系統元件功能通過完備的元件、冷卻劑以及特性數據模擬空調系統雙向的熱泵建模瞬態與穩態分析任意流體工質均可流過換熱器基于幾何與特性的換熱器模型集成NIST REFPROP 8.0VTM 空調系統案例空調系統仿真可以預測：總體性能能耗冷卻劑的溫度對座艙空氣的影響新技術Flowmaster從P+Z Engineering獲取了KLA

19、N的授權KLAN 代碼包括CO2大量基于幾何的換熱器發動機模型齒輪箱模型源于寶馬公司的代碼P+Z 將促進FM的發展/pdf/Flowmaster_P+Z_press_release.pdf基于幾何的高級換熱器高級換熱器需定義如下參數幾何尺寸 (長度，寬度，高度)翅片管, 間隙管排布置, 連接形式支持單相流動與兩相流動換熱支持空調中的Chillers 5 種高級換熱器（換熱器模型總數達到了13個）200多個經驗公式基于幾何的高級換熱器Geometric Data Wizard Defining Heat Tube Connectivity.VTM 車艙元件能夠模擬任意車艙幾何以及外界環境對空調系

20、統的影響VTM 車艙元件功能瞬態分析元件尺寸對車廂條件的影響可考查車窗光線入射的影響考慮氣候因素對車廂內的影響對空調系統與車型進行匹配分析優化控制策略，保障乘客的舒適性燃油噴射系統功能通過完備的元件、介質以及特性數據模擬燃油噴射系統瞬態與穩態分析變參數分析頻域分析與其它軟件進行聯合仿真，如：ANSYS Fluent, STAR-CD and MATLAB/Simulink價值確定系統管道的尺寸優化供油性能迅速研究不同的配置對系統性能的影響在早期設計中發現潛在的風險燃油噴射系統元件與機械元件四缸發動機燃油噴射系統模型燃油噴射系統應用案例 針對某大型柴油機的燃油噴射系統，建立了燃油噴射器模型，開展

21、了一系列分析排氣系統功能建立完整的排氣系統分析模型完備的換熱分析穩態與瞬態分析變參數分析與聲學分析以及三維CFD軟件進行聯合仿真價值驗證系統壓力、流速、溫度，確保任意工況的穩定工作優化曲軸箱強制通風滿足性能、成本以及聲學目標對最新的減排設計方案進行設計與優化，如生物柴油、停缸、混合動力、能量回收等排氣系統元件“Using Flowmaster really benefited the development of this cranes exhaust. We were within 99% of test data.”Aden Bott, R&D Engineer - Eminox“The main benefit of ADEPT and Flowmaster is that a development engineer can now design and optimise system backpressure in less than a day when it used to take a week.”Roger J Chuter, Principal Systems Engineer - ArvinMeritor排氣系統案例該模型為單排氣歧管雙尾管的系統模型計算目的是獲取背壓以及排氣流量利用1D