導讀：Flownex是一款符合ISO 9001:2008標準和核電設施質量保證要求（NQA1）的系統級熱流體仿真軟件，能快速、準確、高效地模擬復雜的熱流動環境，并對復雜的熱流系統進行設計和優化。

當前，Flownex具有強大的仿真能力，可以計算氣體、液體、氣體混合物以及均勻兩相流的流動；它能夠模擬分析快速變化及慢速變化的動態過程；還能夠計算流體和固體之間的熱交換，計算系統各元件的壓力變化和換熱情況；并且能夠在仿真系統中添加各種控制元件，對控制過程進行瞬態仿真；還具有強大的用戶圖形界面和輸出能力，能與Excel、Ansys、MATLAB、Simulink、Labview等軟件進行數據交換或交互計算；在核工業、石油化工、能源電力系統、航空航天以及暖通空調等方面均有廣泛的應用。

一、Flownex特色功能

1、豐富的元件庫和材料庫

作為系統級熱流體仿真軟件，Flownex提供了豐富的元件庫，包括管、閥、容器、旋轉機械（泵和渦輪等）、熱交換器以及機械結構等大量的基本元件，用戶可以利用各種元件搭建理想的仿真模型；同時，Flownex還提供了大量的材料庫，包含了大量的氣體、液體、兩相流體以及其它材料（如金屬）的屬性，用戶可以選擇相應的工質，保證仿真結果的可靠性；此外，Flownex還提供了大量的閥、泵、壓縮機和渦輪的特性曲線，用戶也可以添加實際的自定義特性曲線，使仿真結果更為準確。

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2、快速高效的求解算法

Flownex采用隱式壓力校正算法（IPCM），無論是計算穩態過程還是瞬態過程，具有非常高的計算效率以及數值穩定性。

3、多種換熱模型

Flownex提供了多種換熱模型，用戶可以根據需求選用熱交換器元件，例如蒸發器、翅片式換熱器、管殼式換熱器、同流式換熱器等，確保仿真模型接近于實際工況；另外，用戶還可以采用換熱模型計算換熱量，包括熱傳導、對流換熱、輻射換熱以及氣膜冷卻等，尤其是氣膜冷卻，對于計算燃燒室冷卻和渦輪冷卻計算是十分重要的。

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4、控制過程仿真

Flownex提供了控制模塊，用戶可以在仿真系統中添加各種控制元件，如控制器、濾波器、開關等模擬元件；計算器、邏輯門、定時器等數字組件；以及模數轉換、數模轉換等轉換器。根據需求設定控制目標和控制策略，利用Flownex對控制過程中系統的瞬態響應進行模擬。

5、分析、設計和優化功能

Flownex在仿真的基礎上，還提供了分析、設計和優化的功能。用戶可以對系統的參數進行敏感性分析，可以設定具體目標（如流量）、設計相關參數（如閥門開度），也可以進行壓氣機和渦輪的功率匹配，還可以給定目標（如最大值或最小值），確定最佳工作點或控制策略。

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6、第三方軟件交互計算

Flownex具有很強的可擴展性，可以通過建立子系統來模擬復雜的系統；可以與Excel、ANSYS Mechanical、ANSYS Fluent、MATLAB、Simulink、Labview等軟件進行數據交換或交互計算。

7、實用的后處理技術

Flownex提供了強大的后處理功能，不僅提供了柱狀圖、折線圖、餅圖等常規的可視化功能，還提供了儀表、開關、進度條等簡單實用的操作可視化元件。用戶可以利用開關控制泵的啟動和關閉，通過進度條控制閥門的開度等。Flownex還提供了三維視圖，可以更加直觀的感受管網系統的分布，另外，還可以借助Google map地理信息，快速建立石油天然氣等管道運輸系統，提高工作效率。

二、Flownex典型案例應用

Flownex在各行業都有著廣泛的應用，在核工業領域，可以對球床模塊高溫氣冷堆（PBMR）、水循環、蒸汽渦輪循環系統進行仿真和分析；在航空航天領域，可以計算燃燒火焰溫度，換熱以及氣膜冷卻過程、壓氣機-渦輪性能匹配、噴管流動、空中加油系統等；在能源動力領域，可以模擬蒸汽余熱發生器、換熱器、鍋爐、蒸汽渦輪系統；在石油化工領域，可以模擬管路系統、冷卻水循環過程以及熱管破裂問題；在暖通空調領域，可以模擬建筑物空氣系統、制冷機組以及熱交換器等。

（1）空調制冷系統仿真計算

空調系統仿真計算

（2）采礦作業井下通風/給水系統設計

給水系統的設計

（3）循環冷卻水系統設計

循環冷卻水系統仿真模型

循環冷卻水系統運行結果

（4）火電廠熱平衡計算

燃氣-蒸汽循環系統仿真

（5）高溫氣冷堆熱力計算

PBMR熱力系統仿真系統圖

球床反應堆計算元件

（6）核電站熱平衡計算

一回路和二回路循環的熱平衡計算

（7）空氣冷卻器設計

空氣冷卻器仿真圖

各分支流量平衡計算結果

（8）石油管路系統仿真

石油管路系統仿真圖

原油溫度變化時管路系統仿真結果

（9）LNG儲罐存儲與運輸

LNG加氣站加氣過程仿真結果

（10）航空發動機整機性能分析

發動機整機性能仿真

地面狀態發動機性能仿真

（11）航空發動機燃燒室換熱計算

燃燒室換熱計算基本元件

發動機燃燒室火焰筒物理模型

發動機燃燒室流動與換熱仿真圖

發動機火焰筒壁面溫度分布（藍色為燃氣溫度，紅色為火焰筒壁面溫度）

E3核心機燃燒室結構圖

E3燃燒室換熱仿真模型

不同工況下E3燃燒室火焰筒壁面溫度分布

（12）二次空氣系統計算

渦輪間隙流動仿真

渦輪內部冷卻氣流流動仿真

（13）汽車熱管理仿真

汽車整車的熱管理仿真

（14）Flownex-ANSYS聯合仿真

Flownex-ANSYS耦合示意圖

當前，Flownex能夠與Fluent、Mechanical單獨耦合計算，也可以將Flownex與Workbench進行聯合仿真。

Flownex-Workbench耦合

審核編輯：劉清