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Simcenter SPH Flow 光滑粒子流體動力學軟體
Simcenter SPH Flow (NextFlow)軟體介紹
Simcenter™ SPH Flow 軟件是最先進的平滑粒子流體動力學 (SPH) 求解器之一，專用於復雜的計算流體動力學 (CFD) 模擬。SPH 方法是新一代無網格meshlesse數值方法，其開發是為了克服傳統方法的網格相關約束，但同時依舊基於 Navier-Stokes 方程。 相對於網格劃分的有限體積經典方法，SPH 可以更容易地處理的具有複雜界面的動態流等應用。
憑藉其拉格朗日特性(Lagrangian characteristic)和基於粒子的方法，Simcenter SPH Flow 特別適用於高動態流動、可變形和複雜的邊界以及具有碎片/重新連接的界面，例如固體衝擊(solid impacts)、衝擊(shocks)、破碎波(breaking waves)、噴射和飛濺(jets and splashes)、移動零件(Moving objets)，變形(deformations)等等。
Simcenter SPH 特點
- 無網格meshlesse數值方法
- 計算速度快-若以車輛涉水問題僅需一天即可完成(傳統CFD需1-2週)
- 基於SPH方法(光滑粒子流體力學)
- CFD後處理功能強大
Simcenter SPH Flow 無網格技術
Grid-flow aims at democratizing the use of CFD for designers. Based on a Cartesian mesh, its fully-Adaptive Refinement Method (ARM) relieves the need for manual meshing process. Thanks to innovative algorithms and extremely accurate schemes, complex geometries are easily handled to perform high-fidelity simulations.
西門子收購 Nextflow Software 以利用先進的無網格技術加速CFD模擬
西門子於2021年第二季宣布已收購 Nextflow Software，後者是先進的基於粒子的計算流體動力學 (CFD) 解決方案的獨立供應商。 Nextflow Software 將成為 Siemens Digital Industries Software 的一部分，其產品將擴展 Simcenter™ 軟件組合，這是 Siemens Xcelerator™ 軟件和服務組合的一部分，具有快速無網格 CFD 功能，可加速復雜瞬態應用的分析 汽車、航空航天和船舶工業，例如齒輪箱潤滑、油箱晃動或電動機噴霧冷卻。光滑粒子流體動力學（smoothed-particle hydrodynamics, SPH）
SPH是一種用於模擬連續介質動力學的計算方法，如固體力學和流體流動，是一種無網格(meshlesse Method)的CFD方法。 它由Gingold和Monaghan（1977）和Lucy（1977）提出，最初用於天體物理問題。 此方法已被用於許多研究領域，包括天體物理學，彈道學，火山學和海洋學。 它是一種無網格的拉格朗日方法（即坐標系與流體一起移動），並且方法的解析度可以容易地相對於諸如密度的變量進行調整。
Simcenter SPH Flow 如何與西門子Simcenter FloEFD/Star-CCM+完美搭配模擬
Siemens Digital Industries Software已經在 CFD 市場中佔據強勢地位，如Simcenter FloEFD提供CAD 嵌入式CFD解決方案及Simcenter Star-CCM+提供高網格品質的高階 CFD 解決方案。 將 Simcenter SPH Flow (前身為Nextflow Software) 的無網格技術添加到 Simcenter 產品組合中，可滿足新的市場和用戶對複雜暫態應用的快速和自動化分析的需求，加快獲得結果的時間，並在設計過程中更早、更頻繁地實現複雜的仿真。
Simcenter SPH Flow 應用領域
Simcenter SPH Flow在汽車領域的主要應用為電動車馬達冷卻、整車車輛涉水、整車雨水管理、雪汙染、變速箱潤滑等。
車輛涉水模擬:保護車輛底部結構於涉水時免受損壞
挑戰:
高速涉水會產生高壓濺水，可能會影響車輛的底部結構。 電子設備、進氣口和其他可能對水敏感得區域。
解決方案:
使用 Simcenter SPH Flow 無網格方法和 Adapted Particle Refinement 正確捕捉自由表面流、多次飛濺和徑流，並能夠追溯水源。
Benefits:
- 保護車輛的底部結構免受損壞。
- 識別水源並優化安全覆蓋並保護汽車的關鍵部件。
齒輪箱模擬: 確保工業齒輪箱的最佳運行並延長使用壽命
挑戰:
設計人員希望減少變速箱內的油量以減少攪拌損失，同時確保油液到達關鍵位置。
解決方案:
使用 Simcenter SPH Flow 無網格方法輕鬆模擬齒輪之間的高旋轉和流動，並準確捕捉油射流和飛濺，沒有擴散界面。
Benefits:
- 更少的物理測試導致成本降低和速度更快上市時間。
- 減少能源使用並延長行駛里程，同時提高可靠性。
電動馬達冷卻模擬:最大限度地減少工業電動馬達的熱損失
挑戰:
熱約束導致電動馬達的性能受到重大限制，並影響其可靠性和安全運行。
解決方案:
使用 Simcenter SPH Flow 無網格方法準確模擬冷卻油射流和霧化的自由表面，幫助優化冷卻效率。
Benefits:
- 降低散熱功率以確保更高的效率和延長機器的使用壽命。
- 優化油潤滑量並減少攪動損失
Simcenter SPH Flow 客戶群
Simcenter SPH Flow 合作夥伴
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https://www.plm.automation.siemens.com/global/en/products/simcenter/sphflow.html