一维热流体系统仿真软件Flownex建模和仿真高级技巧应用，流体仿真

2024-03-09 06:45:56 0 0

描述

导读：Flownex是一款符合ISO 9001:2008标准和核电设施质量保证要求（NQA1）的系统级热流体仿真软件，能快速、准确、高效地模拟复杂的热流动环境，并对复杂的热流系统进行设计和优化。

当前，Flownex具有强大的仿真能力，可以计算气体、液体、气体混合物以及均匀两相流的流动；它能够模拟分析快速变化及慢速变化的动态过程；还能够计算流体和固体之间的热交换，计算系统各元件的压力变化和换热情况；并且能够在仿真系统中添加各种控制元件，对控制过程进行瞬态仿真；还具有强大的用户图形界面和输出能力，能与Excel、Ansys、MATLAB、Simulink、Labview等软件进行数据交换或交互计算；在核工业、石油化工、能源电力系统、航空航天以及暖通空调等方面均有广泛的应用。

一、 Flownex特色功能

1、丰富的元件库和材料库

作为系统级热流体仿真软件，Flownex提供了丰富的元件库，包括管、阀、容器、旋转机械（泵和涡轮等）、热交换器以及机械结构等大量的基本元件，用户可以利用各种元件搭建理想的仿真模型；同时，Flownex还提供了大量的材料库，包含了大量的气体、液体、两相流体以及其它材料（如金属）的属性，用户可以选择相应的工质，保证仿真结果的可靠性；此外，Flownex还提供了大量的阀、泵、压缩机和涡轮的特性曲线，用户也可以添加实际的自定义特性曲线，使仿真结果更为准确。

2、快速高效的求解算法

Flownex采用隐式压力校正算法（IPCM），无论是计算稳态过程还是瞬态过程，具有非常高的计算效率以及数值稳定性。

3、多种换热模型

Flownex提供了多种换热模型，用户可以根据需求选用热交换器元件，例如蒸发器、翅片式换热器、管壳式换热器、同流式换热器等，确保仿真模型接近于实际工况；另外，用户还可以采用换热模型计算换热量，包括热传导、对流换热、辐射换热以及气膜冷却等，尤其是气膜冷却，对于计算燃烧室冷却和涡轮冷却计算是十分重要的。

4、控制过程仿真

Flownex提供了控制模块，用户可以在仿真系统中添加各种控制元件，如控制器、滤波器、开关等模拟元件；计算器、逻辑门、定时器等数字组件；以及模数转换、数模转换等转换器。根据需求设定控制目标和控制策略，利用Flownex对控制过程中系统的瞬态响应进行模拟。

5、分析、设计和优化功能

Flownex在仿真的基础上，还提供了分析、设计和优化的功能。用户可以对系统的参数进行敏感性分析，可以设定具体目标（如流量）、设计相关参数（如阀门开度），也可以进行压气机和涡轮的功率匹配，还可以给定目标（如最大值或最小值），确定最佳工作点或控制策略。

6、第三方软件交互计算

Flownex具有很强的可扩展性，可以通过建立子系统来模拟复杂的系统；可以与Excel、ANSYS Mechanical、ANSYS Fluent、MATLAB、Simulink、Labview等软件进行数据交换或交互计算。

7、实用的后处理技术

Flownex提供了强大的后处理功能，不仅提供了柱状图、折线图、饼图等常规的可视化功能，还提供了仪表、开关、进度条等简单实用的操作可视化元件。用户可以利用开关控制泵的启动和关闭，通过进度条控制阀门的开度等。Flownex还提供了三维视图，可以更加直观的感受管网系统的分布，另外，还可以借助Google map地理信息，快速建立石油天然气等管道运输系统，提高工作效率。

二、Flownex典型案例应用

Flownex在各行业都有着广泛的应用，在核工业领域，可以对球床模块高温气冷堆（PBMR）、水循环、蒸汽涡轮循环系统进行仿真和分析；在航空航天领域，可以计算燃烧火焰温度，换热以及气膜冷却过程、压气机-涡轮性能匹配、喷管流动、空中加油系统等；在能源动力领域，可以模拟蒸汽余热发生器、换热器、锅炉、蒸汽涡轮系统；在石油化工领域，可以模拟管路系统、冷却水循环过程以及热管破裂问题；在暖通空调领域，可以模拟建筑物空气系统、制冷机组以及热交换器等。

（1）空调制冷系统仿真计算