Az előző évekhez hasonlóan  az év során a FLOEFD-nek több alverzióval jelenik meg. A Solid Edge 2022 megjelenése előtt jelent meg a Simcenter FLOEFD 2021.1-es verzió, mely még a Solid Edge 2021-hez készült, így a Siemens ahhoz a verzióhoz javasolja a használatát.

Ez a verzió számomra nagyon nagy meglepetéseket tartalmazott, hiszen a Simcenter portfólión belül a FLOEFD kilépett a hő- és áramlástani szimulációs szoftver kategóriából és „nagytestvéreihez”, azaz a Simcenter 3D-hez és a Simcenter STAR-CCM+-hoz hasonlóan, innentől alkalmas szilárdságtani és elektromágneses szimulációkra a saját kezelőfelületén belül.

A FLOEFD elérhető Solid Edge és NX kezelőfelületén belül, ahol tudunk szerkezeti szimulációkat végezni, így felmerül a kérdés, hogy kinek kell még egy végeselemes modul? Erre két választ ismerek, az egyik az, hogy azoknak kell, akiknek nincs végeselemes moduljuk Solid Edge-en vagy NX-en belül, a másik az, hogy azoknak, akik egy kezelőfelületen belül szeretnének szimulálni, azaz nem akarnak két szoftvert (pontosabban két szalagmenüt). Ugyanez a helyzet az elektromágneses szimulációra is, egy szoftveren belül, egy gondolkozásmóddal és egy szalagmenü sorral mostantól megoldható a mágneses vizsgálat is. A következőkben az EMAG, a VEM és a CFD modul újdonságai következnek.

Simcenter FLOEFD EMAG modul

A Simcenter FLOEFD 2021.1-gyel mostantól váltakozó áram (AC) és alacsony frekvenciás elektromágneses (EM) folyamatok szimulálhatók. A FLOEFD-n belüli modul a Simcenter MAGNET hálózó és megoldótechnológiáját használja, mellyel hőtani szimulációkba az Ohmos és vasveszteségek is megjelennek, így az AC és EM szimulációknál megvizsgálhatjuk akár az áthallás és a Skin hatást, illetve az időfüggő és időfüggő harmonikus (szinuszos) szimulációknál a permanens mágnesek hatását is.

Az EM szimulációk a hő és áramlástani (CFD) szimulációval együtt is futtatható, így kapcsolt CFD-EM szimulációval a villamos teljesítmény generálta hőmérsékletváltozást is figyelembe vehetjük az áramlástani szimulációkban.

Az EM szimulációhoz a Simcenter FLOEFD EMAG modulra van szükség.

Simcenter FLOEFD Structural modul

A FLOEFD 2021.1-en belül a másik új modul a végeselemes módszer (VEM) alapú szilárdságtani szimuláció, melyen belül lineáris statikai és sajátfrekvenciás szimulációt tudunk futtatni.

Speciális végeselemes funkció a SmartPCB vizsgálata, mellyel gyorsan és egyszerűen tudunk feszültségeloszlást, illetve deformációkat kiszámíttatni egy NYÁK lapon belül. Ennek a funkciónak hatalmas előnye, hogy az EDA fájlból direktbe beolvashatjuk a NYÁK lapot és annak tulajdonságait, anélkül, hogy rétegről rétegre CAD modellt kellene készítenünk és azt kellene hálózni és vizsgálni.

A kapcsolt VEM és CFD szimulációba komplex szerkezetek strukturális vizsgálatát tudjuk elvégezni. Mostantól, ha modulon belül maradok, akkor ezt az ilyen köztes lépések nélkül direktbe megtehetem FLOEFD-n belül. Amennyiben komplexebb szimulációkat kell lefuttatni, akkor az eddigi funkciók megmaradtak, azaz a FLOEFD-s CFD szimuláció eredményeit a „Tools/Export to Simulation” paranccsal beolvashatóvá tudtuk tenni a Solid Edge Simulation számára vagy az Export Results paranccsal a Simcenter 3D (NX szimulációs modulja) részére.

A szerkezeti szimulációkhoz a Simcenter FLOEFD Structural modulra van szükség.

Hő- és áramlástani szimulációk (CFD) újdonságai

Új funkciók az elektronikai eszközök hűtése és hőmérséklet szabályzása témakörben

A Simcenter FLOEFD egyik fő csapásvonala az elektronikai eszközök hőtani szimulációja, melynek főbb funkciói a 2021.1 előtti verziók esetén a következő képen látható összefoglalva.

 

SmartPCB újdonságai

A SmartPCB egy meglévő technológia FLOEFD-n belül, mellyel nyomtatott áramkörök szimulációját lehet elvégezni. A funkció egyedülálló módon a NYÁK tervező szoftverből származó EDA fájllal és a benne lévő adatokkal végzi el a szimulációt a tényleges CAD geometria elkészítése nélkül. Az így vizsgált geometria egyszerűbb, gyorsabban létrehozható és gyorsabb futású szimulálhatót eredményez, mint ha szilárd testté lenne konvertálva és azzal kellene a szimulációt előkészíteni és lefuttatni. Az egyszerűsítés csupán a pre-processing folyamatában észrevehető, a háttérben egy részletes modellel számol a FLOEFD, így a kiértékelés során is a részletes modell eredményeit vizsgálhatjuk meg.

A SmartPCB a következő újdonságokat tartalmazza:

Joule hő PCB-hez: Simcenter FLOEFD – HyperLynx kapcsolt szimuláció

SmartPCB funkcióval mostantól Joule hőt is tudunk vizsgálni Simcenter FLOEFD-HyperLynx kapcsolt szimulációjával.

FLOEFD bemeneti adata a HyperLynx teljesítmény térképe, mely alapján a hőtérképet elkészíti és azt visszaküldi HyperLynx-be. A folyamat lépésről lépésre megtörténik, így mind a két szoftver a másik szimuláció adatait kapja meg lépésről lépésre. Alternatívaként megoldható az is, hogy HyperLynx-ből kiexportáljuk a teljesítménytérképet és visszacsatolás nélkül futtatunk áramlástani szimulációt FLOEFD-ben.

Ezzel a funkcióval a Joule hő meghatározható a PCB komponenseiben és az eddigieknél részletesebb szimulációt kaphatunk.

SmartPCB – Anyag definiálása rétegenként

Mostantól az elektromosan vezető, nemvezető és a via feltöltő anyagok rétegenként külön-külön beállíthatók. Ezzel a funkcióval a szimuláció pontosabb lett és a valóságot jobban tudja közelíteni.

SmartPCB – Elemméret változtatása

Igény szerint a SmartPCB-s NYÁK lap összes elemszámát megváltoztathatjuk, így az adódó minimális elemméret is változik. Ezt a folyamatot egy automatizmus is támogatja, így nem kell nekünk kitalálni azt a node számot, ami pontos eredményt ad. Ezzel a folyamattal a modell szerkesztéséhez szükséges idő lecsökkenthető és a szimuláció pontossága növelhető.

Simcenter FLOEFD EDA Bridge a NYÁK komponenseit egy adott mappába menti ki (NX esetén)

Mostantól a FLOEFD EDA hídjával, ha megnyitunk egy PCB-t, akkor annak komponenseit egy adott mappába ki tudjuk menteni, ha a FLOEFD-t NX kezelőfelületén belül futtatjuk.

Hőforrásokat érintő újdonságok

Összekapcsolt hálózatok (Network Assembly) függőségei

Kapcsolt hálózati modelleknél a hőforrás csomópontja mostantól idő, cél (goal) és paraméterfüggőséggel is rendelkezik.

Lokális hőmérséklettől való függőség

A fajlagos teljesítmény (Specific power [W/m3]) mostantól az általa generált hőmérséklettől is függhet. Ez a funkció egyenletekben felhasználható, például az emberi test hőtani vizsgálatát is elvégezhetjük FLOEFD-n belül a Pennes bió-hő egyenlet segítségével.

Tartomány függvény

Az új tartomány (range) függvénnyel a célok (Goal) értékeit bármelyik időpillanatban meghatározhatjuk. A függvény megkönnyíti komplex és időfüggő rendszerek vizsgálatát, például egy teljesítménycsökkenés vizsgálatát egy hőszenzorral. A tartomány függvény a következő szintaxissal használható:

range (P1; P2(;P3;..PN); E1; E2), ahol P1 – paraméter, ami alapján ki kell értékelni a tömböt (pl. idő {Time}, iteráció {Iteration}, travel {Travel},); P2…PN –  célok (Goal), E1 – kezdési időszak, E2 – befejező időszak.

BCI-ROM újdonságai

A BCI-ROM a FLOEFD 2020.1-gyel jött be, mely egy olyan technológia, amivel hőtani szimulációk kiexportálhatók csökkentett fokszámú modellként. A BCI-ROM-mal digitális ikreket készíthetünk termékeinkről és valós időben (vagy akár annál gyorsabban is) megoldhatók a FLOEFD BCI-ROM megoldójával, GNU Octave-val vagy Matlab-bal.

A BCI-ROM két új funkciót tartalmaz, melyek a következők:

BCI-ROM FMU megoldása Linuxon

A BCI-ROM FMU modellek mostantól megoldhatók Linuxon. Ez a funkció akkor lesz hasznos, ha egy kapcsolt szimulációt futtatunk, aminek a megoldója Linux-ra van megírva.

BCI-ROM exportálása VHDL-AMS formátumba

Mostantól mind a BCI-ROM, mind a Hőhálózati kötéslista (Thermal Netlist) exportálható az IEEE 1076.1 szabványa szerinti VHDL-AMS formátumba.

A VHDL-AMS formátummal 1D-s és sematikus áramköri szimulációs szoftverekkel kompatibilis lett a FLOEFD és az innen származó modellek exportálhatjuk és futtathatjuk például SystemVision Cloud kezelőfelületén belül.

Optikai és világítástechnikai szimulációk új funkciói

A FLOEFD számos modullal bővíthető, melyek közül egyik a LED modul. A bővítménynek köszönhetően a FLOEFD funkcionalitása a világítástechnikai iparág célfunkcióival egészül ki. A bővítmény főbb funkciói a következő képen láthatók:

 

LED: Impulzus szélesség moduláció és nyitóáram, mint cél

Az impulzusszélesség moduláció segítségével thermo-elektromos-optikai oldalról is vizsgálhatók a LED lámpák. Impulzusszélesség modulációval a LED lámpák fényessége szabályozható, illetve a munkaciklus időtartama a teljes időtartam százalékában kifejezhető. Továbbá beállítható lett a nyitóáram mint egy LED specifikus cél (goal) az egyenlettel vezérelt céloknál (Equation Goal).

Távoltér plotok: Többféle szög kimenetként és kandela, mint mértékegység

A relatív és abszolút fényerőség értéke mostantól megjeleníthető a felhasználó által definiált Azimuth (φ) szögekben. Mostantól a kandela (1 cd = 1 lumen/steradián), mint mértékegység elérhető a fényerősség kifejezésére.

Foszfor részecskék

Foszfor részecskék fotolumineszcenciája és szórása szimulálható, melyhez a FLOEFD a Mie-szórás elméletet használja. A foszfor részecskéket a hullámhossz konverzió miatt alkalmazzák LED lámpák gyártásához, mivel segítségükkel a kék fény sárga színűvé alakítható.

A fotolumineszcencia az a folyamat, amelynek során egy adott spektrális tartományú fényt elnyel egy anyag, majd ezt követően a hosszabb hullámhosszúságú spektrális tartományban újra kibocsátódik. FLOEFD-n belül a folyamat hőmérsékletfüggése is paraméterezhető, így a valós fizikai folyamat pontosan modellezhető.

Technológiai fejlesztések

A FLOEFD egy saját hálózó technológiát használ, amit a SmartCell-nek hívnak. A SmartCell technológia összefoglalása a következő ábrán látható, illetve két hosszabb whitepaper érhető el róla, egy általános CFD feladatokhoz ITT és egy célirányosan az elektronikai eszközök vizsgálatához ITT.

Fejlesztett SmartCell technológia szűk csatornákhoz (Thin Channels)

Szűk csatorna technológiai újítása meglévő modellel és méréssel összehasonlítva.

Optimalizált alapbeállítások elektronikai alkatrészek vizsgálatához: Travel

Alapbeállítás szerint, ha csak célokat (Goal) alkalmazunk leállítási feltételnek, akkor a célok konvergenciáját csak 1 Travel után kezdi el vizsgálni a megoldó. A Travel egy olyan automatikus leállítási kritérium, ami egy (modelltől függő) megadott számú iterációhoz társul. Eddigiekben a Travel iterációszükségletét egyes esetekben a FLOEFD túlbecsülte elektronikai eszközök hűtési folyamatai során, így a szükségesnél tovább tartott a szimuláció annak ellenére, hogy a folyamat konvergensen viselkedett. Elektronikai eszköz szimulációhoz optimalizált Travel meghatározás akkor kapcsolódik be, ha a szimuláció tartalmaz szilárdtesten belüli hővezetést, gravitációt és a környező közeg sebessége („szélsebesség”) 0 m/s.

Optimalizált alapbeállítások elektronikai alkatrészek vizsgálatához: Domain méret

Az alapértelmezett számolási tartomány (Computational Domain) mérete csökkent, az elektronikai eszközök hűtési vizsgálatához. Kisebb domain miatt, a szimuláció időszükséglete csökkent úgy, hogy a szimuláció pontossága azonos maradt. Elektronikai eszköz szimulációhoz optimalizált számolási tartomány akkor kapcsolódik be, ha a szimuláció tartalmaz szilárdtesten belüli hővezetést, gravitációt és a környező közeg sebessége („szélsebesség”) 0 m/s.

Felhasználhatóság

Jelenet plotok (Scene Plot)

Az új jelenet plot a megjelenített plotokat, modell nézetet (orientáció, zoomolás) és a láthatóságot lementi. Egy szimulációs projekthez több jelenet is tartozhat, így a jelenetek közötti váltással más-más előre lementett nézetet tudunk megjeleníteni.

Összehasonlítás: Egyesített plotok (Compare: Merged plots)

Az összehasonlítás (Compare) eszközzel különböző projektek eredményeit egyesíthetjük mostantól egy képpé, így a több szimulációból megállapítható kritikus pontokat egyetlen képen megvizsgálhatjuk.

Összehasonlítás: Különbség plot (Compare: Difference plot)

Mostantól több szimuláció összehasonlítható a Különbség (Difference) plot segítségével. A különbség plot egy kiválasztott esethez képest mutatja meg az eltérést két eset között.

Eredmények összefoglalása (Results Summary) összehasonlításnál

Az összehasonlítás (Compare tool) és a paraméter optimalizáció (Paramteric Study) során mostantól az eredmények összefoglalását (Results Summary) is összehasonlíthatjuk. Az összehasonlítás kiterjed például a hálózásra, az iterációk számára, számolási időre és egyéb beállításokhoz és paraméterekre. Az eredmények exportálhatók MS Excelbe.

Fluxus plot (Flux Plot) Transient Explorer-ben

A Fluxus plot (Flux Plot) mostantól megjeleníthető és kiértékelhető minden időlépésben a Transient Explorer-en belül.

Frissített megoldó infó fájl

A megoldó info log (.info) fájlja újra lett rendezve, tartalmaz információkat a hálózásról és mostantól a Linux-os megoldó is elkészíti abban az esetben, ha a „Close CAD” opcióval indítjuk el a szimulációt.

Az info fájl kétféle formátumban készül el, egy ember (*.info) és egy gép (*.info.json) által olvasható formátumban.

Az infó fájl frissül minden iterációnál a következő adatokkal:

• Megoldó állapota
• Háló elemszáma
• Idő (előkészítés, Megoldási idő (CPU), Fizikai idő stb.)
• Célok (Goal) és értékeik
• Projekt részletei
• Rendszer információk

Egyéb fejlesztések

Kiválasztás (Selection): Könnyen kezelhetőek az elveszett (letörölt) vagy kikapcsolt alkatrészek. Hiányzó vagy kikapcsolt komponensek referencia geometriái (felületek, élek és pontok), mostantól automatikusan törlődnek a kijelölésekből.

Felületi paraméterek (Surface Parameters): Metszett régiók (Crop Region). Felületi paraméterek mostantól kiértékelhetők metszett régiókra is. Ezzel az újdonsággal felületek részei is kiértékelhetők.

Célok (Goal): Egyenlettel vezérelt célok (Equation Goal) kiszámíthatók a szimulációk után. Mostantól a szimulációk lefuttatása után is hozzáadhatók az egyenlettel vezérelt célok és azok kiértékelhetők.

Szondák (Probes) szondák másolhatók a projekttel együtt. Szondák mostantól a plotokkal együtt másolhatók a projektek között.

Mentés másként (Save As): Névvel ellátott nézetek (Named Views) és alapbeállítások. Névvel ellátott nézetek mostantól támogatja a mentés máskéntet. A Tools/Options-ön belül beállítható az alapértelmetett háttérszín képekhez.

Új Microsoft Office támogatás. MS Office 365, 2019 és 2016 támogatás (a MS Office 2010, 2007 támogatása megszűnt).

Átjárhatóság

A FLOEFD fejlesztésénél koncepcionális cél az, hogy átmenetet képezzen a tervezők és a szimulációsmérnökök között és ezen a köztes mezsgyén, adjon egy olyan pontos és megbízható szimulációs eszközt, amit könnyen és egyszerűen lehet használni.

Mivel a Simcenter FLOEFD a CAD és a szimulációs szoftverek központjában áll, így mindkét irányba kommunikálnia kell.

Teamcenter (TcSim) támogatás Simcenter FLOEFD for NX-hez

Simcenter FLOEFD támogatja a TcSim CAE Model-t a szimulációs projektek és eredmények kezeléséhez Teamcenter-en belül.

Az előző FLOEFD verziókban a szimulációs projekt minden beállításával együtt a CAD modellen belül volt tárolva, míg az eredmény fájlok a munkamappában. Mostantól (2021.1) a FLOEFD projektfájt és annak beállításait Teamcenter itemként menti le, így a projekt és annak beállításai is nyomon követettek és kereshetők lesznek.

Simcenter FLOEFD projektek NX szerelésekként voltak rögzítve az előző verzióban. Azért, hogy a tervezett geometria nem módosuljon, minden új projekthez egy új alszerelést vagy egy WAVE Link-kelt geometria készült.

Mostantól a FLOEFD-s projektek CAE szimulációs (CAE Analysis) itemként jelennek meg, az NX-es fő szerelésre hivatkozva.

Interface Simcenter 3D-hez (NX Pre/Post)

Mostantól a FLOEFD-s állandósult állapotú és időfüggő szimulációk eredményei FLD formátumban kiexportálhatók, így Simcenter 3D-vel komplex termo-mechanikai szimulációkhoz felhasználhatók.

CAD specifikus fejlesztések

EDA Bridge: NYÁK komponensek kimentése mappába (NX esetén). Az EDA Bridge (EDA híd) által készített CAD fájlokat kimenthetjük egy specifikus mappába. Ez a mappa a Tools/Options ablakban beállítható. Alap esetben ezeket a komponenseket a modell mellé menti.

Siemens NX új verzióinak támogatása. A FLOEFD 2021.1-es verziója a 1957, 1961 és 1965 verziókat is támogatja.

Geometria ellenőrző (Check Geometry) fejlesztései. A javított geometria kezelés (Improve Geometry Handling) opcióval mostantól kimenthetők az automatikusan létrehozott szilárd és folyadéktérfogatok is.

Változások a licencelésben

Licensz változás. A „Membrane” funkcióval bővült a „Power Electrification” csomag, illetve a „Direct Ordinates” sugárzási modellel bővült az „Advanced” csomag.

Új modul: FLOEFD EMAG. Elektromágneses szimulációs modul.

Új modul: Simcenter FLOEFD Structural. Lineáris statikai modul.

 

A FLOEFD új verziója elérhető a Support oldalunkon.

 

Forrás:

• Simcenter™ FLOEFD™ 2021.1: What’s New? https://blogs.sw.siemens.com/simcenter/simcenter-floefd-2021-1-whats-new/