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Ingersoll Rand Energy Systems(英格索兰)借助EFD申博仿真软件改进微型涡轮

日期:2012-06-20

EFD申博仿真软件帮助Ingersoll Rand Energy Systems 优化涡轮设计,减少研制成本

Ingersoll Rand Energy Systems采用Flomerics公司的计算申博动力学(CFD)软件EFD开发出一种比其早先相对复杂的设计更为简单但性能更优良的设计方案,因此改良了MT250微型涡轮发动机的风道系统的制造过程。过去,评估新设计需要投入昂贵的测试装置,这使得如需对大量的设计方案进行评估十分不现实。“借助EFD软件,我们能够非常迅速的评估15种不同的方案,无需进行任何切割实验。” Ingersoll Rand Energy Systems的设计工程师Toni Stamenov说,“其中一种方案提供了与以往的设计相同的性能,但制造成本低廉许多,因为该设计不需要液压成形。”

MT250微型涡轮是功率为250千瓦的涡轮发动机,由背对背式旋转部件、一个获得专利权的换热器和一个已获取专利的严格符合环境法规要求的燃烧器组成。风道引入外部空气并把空气传送到涡轮发动机的压缩机部分。风道系统必须将空气传送到发动机,同时,还必须保持截面均匀的速度、使压降最小化并且保持在发动机其它部件的允许的限度内。在工程师们最初设计MT250风道系统时,他们采用的是一个必须液压成形的有着相当复杂的几何形状的设计方案,该方案使制造成本极大的提升。

引入该发动机后,Stamenov 开始了一项旨在降低风道系统的制造成本的项目。他的目标是开发出一项使建造成本更加低廉同时保持与以往设计相同性能的新设计。“如果采用以往的通过建立物理样机进行测试的方式来实行这个项目那就是不可行的,因为对每一种新设计进行评估将会耗费巨额金钱和大量时间。”Stamenov说,“但是EFD软件使我们在相对很少的时间内完成了设计评估。”Stamenov目前使用的是EFD.Pro, 该软件嵌入Pro/ENGINEER软件内运行,使CAD模型转化成CFD模型进行申博仿真的过程自动化。

Stamenov首先对最初的几何形状进行仿真,申博仿真结果表明与当时的物理测试结果的差异小于1%。接下来,他对现实中使部件的制造成本增加的几何形状进行了改变,采用EFD来评估新设计。他根据以往设计的分析结果开发出新设计,一共评估了15种不同的设计。CFD结果比物理测试结果有用的多,因为它们不仅仅包括对压降和速度等的整体测量,还包括对风道系统每一点的速度和气流压力的测量值,而通过物理测试是无法达到这样的结果的。

Stamenov开发出一项设计,比最初的风道系统设计的压降低,提高了压缩机的功率。并且,由于这项设计外形简单、制作容易,可以由任何机械工厂无需采用昂贵的设备就轻易的生产出来,与最初的设计相比节省了大量的生产成本。由于将安装时间从1小时减少至10分钟,新的设计也改善了装配和操作性能。Stamenov为新设计定制了一台物理样机,并在测试装置上进行测试。这一次的物理测试结果再次显示与仿真结果的差异不超过1%。“新设计在进行评估之后的短短数月内就投入了生产。” Stamenov最后说。

有兴趣的读者可以从网站http://www.nika.biz上免费下载EFD在线演示版本

关于Ingersoll Rand Energy Systems
Ingersoll Rand Energy Systems是分布式发电技术和先进的散热技术的开发商。公司专业研发微型涡轮(70和250千瓦),提供安全可靠的电力资源,支持并网系统。Ingersoll Rand Energy Systems还提供基于微型涡轮的解决方案,将废水处理厂、垃圾处理厂、畜禽粪便、石油和煤气生产厂产生的有害废气在现场废气排放相对较少的条件下转化成低成本能源。Ingersoll Rand Energy Systems旨在为其客户开发解决方案,以帮助他们实现特定的商业目标,同时还提供微型涡轮和换热器领域最全面配套的维护、服务、租用及融资方案。如需了解更多信息,请登陆网站http://energy.ingersollrand.com。

FLOMERICS
 
FLOMERICS公司创立于1988年,是全球第一个开发专门针对电子设备热设计仿真软件的公司,自1989年推出FLOTHERM电子热分析软件以来就一直居于市场领导地位并引领该行业的技术发展。目前FLOMERICS公司还是一家在伦敦股票交易所上市的高技术软件公司。在1999年,FLOMERICS公司还兼并了在时域电磁场分析方面全球领先的KCC软件公司,推出了全球首个系统结构级电磁兼容仿真软件FLO/EMC,目前FLO/EMC和FLOTHERM软件已实现完全无缝和同一界面的协同设计,可共享几何模型,令结构设计工程师可以快速方便地全面分析系统的散热与电磁兼容性这一对矛盾并得出符合二者要求的设计方案。
 
作为电子热分析领域技术的领导者和标准制定者,FLOMERICS公司拥有业内数量最大的电子热分析专家队伍,FLOTHERM不但是全球第一套专业电子散热分析软件,也是目前唯一拥有参数化和目标驱动优化设计功能、全球标准IC封装热分析模型库(Flopack)及CAD模型自动热等效简化功能的软件,其中Flopack芯片封装热分析模型已被美国JEDEC组织考虑作为全球唯一的IC标准热模型。FLOMERICS公司一直并会继续领导全球电子散热设计技术的发展。
 
Flo/EMC是目前全球唯一专业面向系统级电磁兼容分析的仿真软件。FLO/EMC采用先进的时域传输线矩阵法(TLM),只需要一次求解就可以得到系统在整个频域的响应曲线。它非常适合进行系统和子系统级的屏蔽效能分析、辐射性能分析以及散射参数分析。可以直接获得时域响应曲线、屏蔽效能曲线、三维的空间电磁场分布图及随相位和空间位置变化的动态效果图、表面电流分布图以及辐射方向图等分析结果。
 
Microstripes是功能强大的三维电磁计算仿真软件。Microstripes三维电磁场分析软件采用高级时域传输线矩阵(TLM)求解Maxell方程组。在时域通过冲击脉冲激励,可以一次性求解出系统整个宽频的响应。Microstripes友好的图形操作界面,独特OCTREE网格划分技术等特点使其成为分析复杂、电大尺寸天线及微波官网模型电磁场特性的理想工具。
 
申博 (可以读作“Trister”)是FLOMERICS公司兼并的MicReD公司研发制造的先进的热测试仪,用于测试半导体芯片组的热特性。申博运用先进的JEDEC静态试验方法(JESD51-1),通过改变半导体芯片组的输入功率,从而使该芯片组从“冷”状态转变为“热”状态。在变化过程中,申博测试出芯片的瞬态申博响应曲线,仅在几分钟之内即可分析得到关于该芯片组的全面的热特性。
 
EFD是无缝集成于主流CAD软件中的通用CFD分析软件,EFD分析:包括CAD模型建立、自动网格划分、边界施加、求解和后处理等都完全在CAD软件界面下完成。整个过程快速高效,EFD直接应用CAD实体模型,自动判定申博区域,自动进行网格划分,无需对申博区域再建模。EFD基于当今主流CFD软件都广泛采用的有限体积法开发,它比其它基于有限元法开发的CFD软件更适合于做申博分析。
 
依据独立的第三方调查显示,目前全球80%以上的电子产品散热及EMC设计工程师都在依靠本公司的FLOTHERM & Flo/EMC软件进行电子散热与电磁兼容性设计与分析…,客户包括大型跨国电气产品制造商、全球所有位于前十位的PC/工作站/大型计算机制造商、所有主要的电信交换设备和网络设备制造商、所有主要的半导体制造商以及申博申博及军事领域内最主要的供应商。
 
FLOMERICS公司在全球40几个国家和地区都有分支机构或分销商从事市场与技术支持,其中英国、美国、法国、德国、意大利、瑞典、中国、日本、韩国、新加坡、印度等地区都拥有全资分支机构,覆盖了全球所有主要的电子生产、研发地区。
 
 
 
 
 
 
 

 

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