Siemens Simcenter Flovent热分析软件

流体动力学这一学科影响到人类社会的各个方面，包括房屋通风系统、车辆空气循环系统以及其他多类型CFD相关的计算，此次介绍的Siemens Simcenter Flovent由德国西门子公司出品，集合了西门子在这一领域的研究成果，帮助用户来设计完善热传导系统的模型设计，同时处理过程完全可视化，非常清晰。

软件特色

1、创建智能模型

FloVENT为HVAC气流建模设计提供了最完整，技术最先进的模型创建环境：

可以从一整套SmartParts（智能模型创建宏）中快速组装从扩散器，热交换器，格栅，CRAC单元和外壳等各种规模的模型。

SmartParts捕获建模专业知识可简化模型创建，缩短求解时间并提高求解精度。

2、强大的结构笛卡尔网格划分器可最大程度地减少求解时间

FloVENT使用结构化笛卡尔网格方法-现有最稳定且在数值上有效的类型。还包括本地化功能，以在需要时提供更精细的分辨率，从而最大程度地缩短了求解时间并避免了渗出网格单元的损失。

3、精细求解器

25年来，FloVENT求解器专门解决了供暖，通风和空调（HVAC）应用：

基于笛卡尔网格系统的求解器可提供最准确的结果，并且每个网格单元的求解时间最快。

使用独特的本地化网格技术解决了几何长度尺度上的巨大差异，该技术允许在解决方案域的不同部分之间进行整体匹配，嵌套，非保形的网格接口。

传热的共轭性质可以同时使用预处理的共轭残差求解器和柔性循环多网格求解技术来解决。务实，独特和准确的解决方案终止标准会在工程而非时间上产生有用的结果。

4、强大的可视化工具

完全渲染的模型，3D流动动画以及用于动态控制温度和流动结果的工具，使工程师能够查明热量和通风问题并快速有效地可视化设计改进。纹理映射和视频输出使设计概念可以与非技术同事和客户进行有效的沟通。

应用领域

1、占用空间舒适度

有人居住的建筑物和其他公共集会建筑物中居民的舒适度可能是一个挑战。特别地，乘员通常集中在空间围护结构的外围。在这些空间中提供良好的热舒适性通常会导致向该空间中供应过多的空气，从而增加了运营成本。我们的气流建模咨询公司可以对您的心房，礼堂，剧院等内部进行有效的模拟，并确定客户或员工的舒适度。我们在该领域的客户包括L'Acquis，Affiliated Engineers Inc.和Perkins and Will。

2、客舱舒适度

在运输业中，乘员的舒适性是一个日益严重的问题，在运输业中，需要在乘客空间内均匀地提供舒适性。确保系统提供足够的通风，加热或冷却水平可能是一项复杂的任务-通常受其他因素的影响而复杂化。例如，需要减轻污染物在长途飞行中的扩散。我们的气流建模顾问可以对飞机内部，火车等进行有效的模拟，并确定乘客的舒适度。我们在该领域的客户包括SNCF，LIEBHERR Aerospace和PSA Peugeot Citroen。

3、洁净室

在无尘室的情况下，产品的纯度至关重要，而设计人员必须特别注意空间中给定区域的空气清洁度。我们的气流建模顾问可以为您的洁净室建立模型，并通过它追踪大量污染物，无论它们是衣物颗粒还是其他较大的污染物源。我们甚至可以追踪任何污染源。我们参与了该领域的众多项目。客户包括bioMerieux，Merck，Glaxo SmithKline和SGS Thomson。

4、卫生保健设施

在医疗机构中，空气传播的病毒和细菌可能对患者和医疗提供者均构成威胁。根据暴露的地点，无论是在病房，隔离室还是手术室中，这些都会产生毁灭性的影响。重要的是要通过通风系统的有效设计来控制或消除这些污染物。Mentor Graphics Mechanical已参与了该领域的众多项目。客户包括NIH，Affiliated Engineers，Inc.和Critical Environments Group，Inc.。

5、化验室

在实验室中，重要的一点是，该空间的整体通风系统不得损害通风柜的有效性。特别是，潜在危险的化学蒸气可能会从通风橱中逸出，并给房间内的科学家造成麻烦。我们的顾问可以为您的实验室建立模型，并确定通风柜在容纳化学药品中的有效性以及其与整个通风系统的相互作用。我们甚至可以追踪任何污染源。我们参与了该领域的众多项目，例如Affiliated Engineers，Inc.和Flad and Associates，Inc.的项目。

6、外流

由于许多原因，对建筑物周围的气流进行建模可能很重要，例如行人的舒适度，化学烟囱中的污染物散布或柴油机烟雾和微粒。使用气流建模可以检查是否满足设计要求，而不必在每次更改设计时都构建昂贵的测试模型。Mentor Graphics Mechanical已参与许多建筑物的外部建模。客户包括WSP和AMEC。

7、停车场

用于停车场的通风系统的设计是一个日益重要的主题，需要严格遵守建筑法规。CFD可用于设计用于停车场通风的最佳气流系统，同时考虑建筑物的复杂几何形状以及结构内排气扇的位置。

软件优势

1、动画轮廓可可视化传热路径

2、用于复杂3D气流可视化的粒子动画

3、包括动态粒子跟踪功能，可以更好地了解复杂电流

4、智能建模：具有用于HVAC气流建模的先进，完整和技术建模环境

5、精密溶剂：该求解器专门用于加热，通风和空调（HVAC）应用中。

6、求解器基于笛卡尔网格系统，该系统可以提供最准确的结果，并且每个网格像元的求解时间最快。

7、强大的可视化工具：全面渲染的模型，3D动画以及用于动态处理温度和流量结果的工具，使工程师能够准确地识别热和通风问题，并快速有效地进行设计。

8、准确计算声明结构以减少时间解决方案：使用笛卡尔结构方法可用的最稳定，最有效的数值类型。需要时可以使用高分辨率的本地化功能，从而最大程度地缩短了解决时间。

安装教程

1、下载软件压缩包后先进行解压，得到以下文件，先对ISO文件进行解压，得到文件夹，如下图；

2、打开解压之后的文件夹，然后双击install_windows.exe文件开始安装软件；

3、等待软件解析准备，完成准备后弹出下图情况，点击next进入下一步；

4、依次按照安装向导进入到选择软件安装的位置，想要更改软件路径的，可以点击choose选择路径；

注：最好选择默认路径，不然等下软件的路径可能会搞混，导致软件失败。

默认安装位置在【C:\Program Files\MentorMA】

5、更改完路径后，点击install安装软件，等待软件安装；

6、进入到下一步，软件安装完成后，先不要运行软件，直接点击done关闭安装向导即可；

7、接着对软件进行，将_SolidSQUAD_文件夹内的压缩包解压，然后打开解压之后的文件夹，然后将里面的ProgramData文件夹复制到软件C盘的根目录下，如下图；

8、接着就是将Mentor_License_Server_11.16_x64文件夹复制到软件安装的路径下，替换原文件，如下图；

9、接着打开替换之后的文件夹，并以管理员的身份运行文件夹内的server_install.bat文件，然后就会弹出下图情况，提示启动成功；

10、接着再将flosuite_v2020.2文件夹内的WinXP文件夹复制替换到软件安装的路径中去，如下图。

11、然后在运行mentor_dual_licensing.reg并将信息添加到Windows注册表中，然后弹出提示框，点击是即可。

12、完成以上操作后，软件就安装成功了。

使用帮助

一、工作流程

1、定义需求

您可以定义要研究的体积或外壳的整体尺寸，包括组成设计结构的各个组件，并叠加计算网格。

每个网格单元表示一个区域，Simcenter Flovent会为其计算模型的流量值（例如，速度，温度和压力）。

如有必要，可以更改在20度和50％相对湿度的空气中设置为默认值的气流特性（例如，密度，粘度，比热），以反映实际情况。也可以添加适当的边界条件（例如，环境温度，已知质量流量和热源）。

房间内有一个工作台，上面装有设备。空气通过天花板通风室供应到房间，并在地板上抽出。增压室的设计提供了从天花板到地板的均匀的单向空气流。

2、添加解决方案网格

在程序解决方案期间，Simcenter Flovent会在每个计算网格单元上集成相关的差分守恒方程，从而组装一组代数方程，这些方程将单元中变量的值与其最近邻变量的值相关联。

3、解决模型

该程序使用迭代过程在有限次连续迭代后收敛于一个解，从而求解代数方程。

4、分析结果

求解后，可以显示速度矢量，等温线，等压线轮廓和填充形式的循环模式，以显示最终的流动行为。

工程师可以分析这些图案，并采取纠正措施，例如重新布置格栅和扩散器。

Simcenter Flovent可用于通过在打开设备之前和之后进行求解来观察设备产生的热量对空气循环的影响。

解决方案在设备无功率输出的情况下，可以使用Simcenter Flovent来显示如下所示的空气循环模式。

因此，反复进行边界修改和重新求解可以获得最佳的通风性能。

构建基本模型后，可以在命令中心中使用设计优化技术来创建不同的设计方案。

二、产品GUI

要访问：打开产品。

Simcenter Flovent是一个多应用程序产品，包括项目管理器，命令中心和MCAD Bridge。

对象

项目管理器窗口

该窗口构成程序的核心。项目管理器显示模型中使用的所有信息以及创建几何体的信息。几何图形显示为层次树。

制图板或图形显示区域（GDA）窗格

在创建模式下，可拆卸窗格将几何显示为3D对象。

在分析模式下，可以显示结果平面（轮廓或矢量）和粒子动画。

配置文件窗格

一个可分离的窗格，显示解决方案的进度以及解决方案与最终可接受结果的接近程度。

消息窗格

一个可拆卸的窗格，显示信息，警告和错误消息。

表格窗格

一个可分离的窗格，以数字形式显示结果。

命令中心窗口

使用此窗口可以优化模型并控制进一步研究的发展，以研究更改各种参数的效果。该应用程序利用了CQM BV定性方法中心的优化软件。

MCAD Bridge窗口

通过此窗口从CAD软件包导入信息。该应用程序获取CAD数据，删除不必要的细节，将其分解为Simcenter Flovent对象，然后将其传输到模型中。然后，需要一些额外的工作来指定在导入的几何图形之上完全描述模型所需的数据。此方法可用于创建整个模型或仅创建零件。

三、定义要求

在Simcenter Flovent中创建项目的第一步是定义需求。您需要确定要实现的目标并确定要建模的关键功能。

1、建立需求

在开始之前，花点时间评估一下要建模的东西。

显示主要特征和尺寸的草图将有助于启动该案例。这将使您可以决定要包含多少需求，还可以使自己与Simcenter Flovent轴集对齐。

首先确定模型的重要关键特征。在这些区域中，您可能必须集中更多的网格单元以提高结果的分辨率。还将监视点放入关键区域。这些允许在解决过程中在特定位置跟踪变量。当长时间运行模拟时，这将迅速提供有关结果是否合理的反馈，并增加置信度。

2、从简单开始

建议您从一个简单的模型开始，并逐步添加复杂性。

添加项目注释以跟踪所做的更改。

通过分阶段增加复杂性，解决方案出现问题时回溯就容易得多。

仅包括对所讨论模型重要的功能。几何形状过于复杂会增加求解时间，并且诸如箱角上的圆角之类的项目不会对热计算产生任何影响。

3、建模时要考虑的主要功能

在建模之前和建模期间要考虑的模型重要方面。

解决方案域的范围

变量的解在称为解域的流体立方体内计算。其大小将取决于所讨论的情况。设置解决方案域的另一个考虑因素是是否只需要在盒子内部或是否需要在盒子周围包含一些环境。实际上，甚至没有必要对整个盒子进行建模。

组件或板

对组件或板进行建模通常不需要将模型扩展到实体盒表面。这种类型的模拟很可能正在研究局部除热的方法，因此，可以通过将悬浮在自由空气中的物体放置在位置上或通过在所讨论的物体上定义特定的气流来进行比较。

电脑或电子模块

在对整个系统（例如计算机或电子模块）进行建模时，外壳本身将构成模型的重要组成部分，需要进行表示。通常，解决方案领域会在外壳处结束，您需要定义外部温度以及如何从盒子的外部传递热量-环境设置。对于强制通风或远离明显障碍物的情况，通常是可以接受的。

箱体侧面的传热

如果盒子的外部设计成辅助传热过程（例如散热片），则很难定义传热系数，并且必须对结构进行明确建模。因此，解决方案领域将不得不扩展到框外。

盒子附近的物体

如果有问题的方框附近有本地对象，则需要扩展解决方案域以包括这些对象。一个很好的例子是台式电子设备，其底部有通风孔。在此，盒子底部和桌子之间的间隙将对系统内的气流产生重大影响，并且必须包含在解决方案域中。

结构良好的数据树

除了考虑要建模什么之外，还应该在早期阶段就如何构建数据树进行思考。通过一个布局合理的结构开始，随着项目的发展，该项目将变得更加易于管理。这将再次有助于追查任何问题的根源。它还将使子装配体在项目和库之间轻松转移，从而易于存储经常使用的零部件以供将来的项目使用。

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