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熱流體管網分析軟件Flow System
功能模塊
穩定的核心求解器
內嵌的統一數據庫
內嵌國內/國際元件計算標準

     在管網系統設計中,工程師可以在即用型組件的經驗模型中選用以D.S.Miller的《Internal Flow Systems》為代表的一系列流損計算標準,以快速建立管網系統數字模型。這些經驗模型是基于長期的工業規模驗證的高度準確的模型。

豐富的元件庫和工質庫

      FS內置豐富的通用元件庫,包含閥門、管道、換熱器、泵、阻力元件、孔口元件、共軛傳熱、監測元件等15大類130種元件,能基本滿足工業領域眾多行業用戶的熱流體系統建模需求。軟件提供元件庫的二次開發接口,可增加用戶特定類型的元件模型。  

       在后續開發中,太澤科技將不斷拓展元件庫與工質庫,致力于軟件的持續成長和應用邊界的持續延伸。


靈活的后處理功能

FS靈活的后處理功能幫助工程師從不同維度和視角獲得多元信息,從而做出高質量的關鍵決策。FS支持多種形式的后處理,包括:

1.元件的參數浮動顯示

2.元件的參數Output顯示

3.文本報告及導出

5.曲線及導出

6.云圖

     對于熱流體系統中的關鍵元件或復雜特殊元件(如泵、壓氣機、換熱器、蒸汽發生器…),FS可為利用基于AI的數據校準功能為用戶提供高精度模型。通過引入試驗數據或CFD數據,FS將這些元件的經驗模型予以自動校準,從而得到具有高度準確性和強大性能預測能力的新模型??梢詾橛脩籼岣呦到y仿真的精度,并節約大量用于試驗測試的寶貴時間。

      FS內嵌的優化模塊是基于AI的第四代智能優化系統。在設計階段,工程師可以自行選擇設計變量、設計約束與設計目標,優化模塊將能自動訓練機器學習模型用于自動迭代,并以極快的收斂速度為用戶尋找全局最優方案。在多目標優化決策中,優化模塊還可提供多個優化方案供用戶自行選擇。

     對于復雜流體網絡動輒成千上萬的設計變量,第四代智能優化技術能夠輕松解決傳統優化技術難以克服的維度災難問題,并提供數據集的權重、篩選和敏感系數,輔助工程師做出數據驅動類的決策。

     相較于傳統的管網仿真軟件,FS具備領先的流固耦合傳熱仿真能力。在構建傳熱網絡時,FS可將固體作為計算節點納入仿真,與環境節點、導熱體共同作用,從而解決固體間熱傳導、固體間熱輻射、固體-環境傳熱、流固耦合傳熱等問題的計算。這對于進行流體管網系統復雜的傳熱分析提供了極大的便利。

功能模塊接口(FMI)

1D-3D CFD聯合仿真

降階模型(ROM)

數字欒生技術-管網系統調控策略優化

管網系統快速建模

管網系統現場輔助調試及控制策略優化


現場輔助調試:

      對于復雜的流體管網系統進行安裝調試時,現場技術人員通常需要花費大量時間手動調節系統設置以確保整體的參數指標達到要求。而借助FS在計算機內搭建的系統仿真模型,工程師可以虛擬地調節閥門開度、各種元件型號、工作參數等,將需要花費數周的實際系統現場調試工作時間縮減到只需幾小時。

       為了進一步提高模型的計算速度和模型的部署方便性,對于核電管網系統這樣由數以千計的流體元件構成的復雜系統,可通過仿真模型提前對復雜管網系統建立關鍵測點流量、壓力對于孔板型號、閥門開度等關鍵調試參數的小樣本采樣計算,然后構建降階模型(ROM),將這個ROM部署到手機、Pad等便攜式設備上,即可在現場以數秒至數分鐘完成一次虛擬調試。

控制策略優化:

     FS還可以根據調控目標和相關變量、約束建立基于機器學習的調控策略優化模型,無需手動試參,利用優化模型一步到位選取合適的控制參數,從而更高效地完成現場工作。

     這一技術可以廣泛地應用于核電站調試、航空發動機試驗系統試驗工況的調控、消防管網調控等領域。

消防管網系統仿真

數字孿生技術-管網系統運維輔助預警決策

Flow System的優勢與價值

應用實例

1、復雜流體管網系統仿真優化一體化

通過智能優化模塊與設計輔助功能,幫助用戶完成從建模-仿真-手動優化的設計流程向智能一體化仿真設計的躍進,大大提高設計效率。

2、數據與仿真雙輪驅動

借助獨有的數據校準功能,將原本割裂的試驗數據與仿真設計真正融合在一起,提高仿真精度,縮短了設計迭代的流程。

3、數字資產沉淀與知識復用

以先進的數據庫技術為載體,FS能將用戶成功設計與最佳實踐、試驗數據與仿真數據、封裝模型與調參經驗以數字資產的形式沉淀下來,是一款隨著時間積累自動成長,越用越“趁手”的工具。

4、從設計研發至調試運維縱向貫通

通過構建管網系統的數字孿生體,FS形成了從設計到應用場景的閉環,既能幫助終端用戶以虛擬方式提高調試效率、完善運維決策,又能成為設計單位與終端用戶溝通、設計迭代的數字媒介。

5、完全國產自主知識產權

太澤擁有FS的完全自主知識產權,避免了用戶遭受國際制裁,在這一關鍵領域工業軟件被“卡脖子”的風險。

      對于已經處在運行狀態的復雜管網系統,工程師可以在FS中建立系統實體對應的數字仿真模型,構成數字孿生體系,通過數據鏈路將傳感器采集到的管網實時信息程序化輸入到數字仿真模型,以對設備進行自主化風險分析評估,生成綁定相應數據信息與現實站場精準映射的數字化站場。用戶同時可在交互窗口使用站場三維瀏覽、設備信息查詢、設備狀態趨勢、設備實時監控、設備風險評價和檢驗維修措施等功能,從而做出合理的運維決策。

     與現場調試類似,在運維系統中我們也可以應用降階模型(ROM)以滿足運維對實時性、快速響應的要求。

獨有的智能數據校準功能

基于AI的第四代智能優化技術

流固耦合傳熱

      同時,FS也集成了工質物性庫,可對流體進行真實物性計算,另外軟件中還添加了涉及核電、航空等領域中用到的特殊的流體物性,如海水、硼酸溶液、重水、航空煤油、潤滑油等。軟件還可以對不同流體進行任意混合,并對其進行熱力學和流體力學性能計算。
      FS通過建立流體網絡內所有節點上的連續方程、能量守恒方程、組分守恒方程與各支路上的動量守恒方程,再結合相應狀態方程,構建了通用流體管網的數學模型。在開發過程中,所有數學模型都經過公開文獻的嚴格測試,以確保結果的準確性和一致性。

      FS內嵌有穩健的統一數據庫,該數據庫是一個可放置在網絡上的、具有版本控制功能的數據存儲中心;工程師通過數據庫可方便地保存和重復使用已有設計模型、測試數據、幾何模型以及自定義函數。

      所有設計過程中的參數都能借助數據庫完成自動完成,無需手工調取,保證數據傳遞過程的準確無誤。

      FS的數據庫還具備極高的開放性和擴展性,允許用戶自行創建數據記錄類型并通過腳本指定屬性,幫助工程師高效地開展工作。

      熱流體管網系統仿真軟件 Flow System(簡稱FS)是一款完全自主開發的熱流體管網系統仿真與優化軟件,由太澤資深科學家和工程師團隊歷時多年打造,并且根據中國工業的特色需求仍在不斷地成長和完善中。該軟件可用于核電、船舶、航空、航天、燃機、汽車、消防、暖通等領域中由眾多流體部件組成的復雜熱流體管網系統的設計與運維。
     借助FS軟件,工程師能夠以虛擬方式對管網系統中流體的流動和傳熱情況進行仿真分析和優化設計,從而確保設計出安全和高性能的復雜流體管網系統,并在很大程度上減少真實物理試驗次數,節約成本縮短周期。
     FS軟件的誕生意味著我國高端制造業在熱流體管網系統仿真分析與優化設計上,有能力打破歐美的技術封鎖,保證國內企業核心設計技術與數字資產安全。

     為了實現復雜系統的協同仿真,將不同學科的模型集成到一個系統中進行設計、模擬和分析,FS內嵌了國際上通用的模型標準接口FMI(Functional Mock-up Interface);與 FMI 標準對應的模型稱為 FMU(功能模擬單元)。FS既可將諸如CFD模型、FEA模型等以FMU的形式通過FMI接入管網模型實現多物理場的協同仿真,也可將管網模型導出為FMU接入其他系統進行協同求解。

      通過嵌入式的CFD模塊或借助功能模塊接口(FMI)與其他CFD軟件連接,FS將可以開展1D-3D的聯合仿真,用以更詳細地解決系統的關鍵部分。FS能夠自動將邊界條件和元件參數傳遞給CFD軟件,同時也能將CFD的詳細結果降維傳回用于系統分析或改善元件經驗模型。

      模型降階是一類將高特征維度的復雜系統通過神經網絡或統計學/數學方法降低特征維度從而形成簡化系統模型的方法,其生成的簡化模型稱為降階模型(Reduced Order Model)。

   降階模型(ROM)具有快速響應,占用計算資源少的特性,可以滿足:性能快速預測、優化設計、全生命周期故障預測與健康管理等需求。

   對于流體管網系統,可以將關鍵部件的CFD仿真數據或試驗數據訓練為降階模型插入流體管網中,其計算精度遠高于經驗模型,又不需占用大量計算資源,可以很好地滿足詳細設計的需求?;蛘呖蓪⒉糠止芫W子系統封裝成保留數個輸入輸出接口的子系統降階模型,封裝后的子系統可以作為高精度的“構建塊”保留在數據庫中,方便隨時調用。還可以將整個管網系統訓練成數個關鍵輸出對于數個關鍵輸入的ROM響應模型,可用于現場調試、運維實時仿真等領域。

      對于復雜的流體管網系統,現場技術人員通常需要花費大量時間手動調節系統設置以確保整體的參數指標達到要求。而借助FS在計算機內搭建的系統仿真模型,工程師可以虛擬地調節閥門開度,元件型號,工作參數等,將需要花費數周的實際系統現場工作時間縮減到只需幾小時。

     FS的熱流體系統幾何導入、快速建模功能可以為工程師節約超過90%用于構建系統仿真模型的時間。只需簡單的幾步操作,FS就能將P&ID(管道和儀表圖)、管道等軸測圖或原生3D CAD模型導入并自動創建模型。讓工程師能夠專注于更有價值的設計創新和關鍵決策。

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