ANSYS 部落格
November 1, 2022
Ansys 透過整合 C&R Technologies 的 Thermal Desktop 來增強散熱設計和最佳化
就像許多工程師一樣，打從記事以來，我就一直對太空任務滿懷憧憬。隨著各種最新的商業太空開發，以及 NASA 計畫重返月球等行動，這股興趣也日益增長。當然，現在有大量的影片和文章，讓任何人都能深入瞭解發射火箭和因應太空極端環境的挑戰。我們瞭解得越多，人類在太空領域取得的成績就越令人欽佩。
因此，我很高興能 歡迎 Cullimore and Ring Technologies, Inc. (CRTech) 加入Ansys。Thermal Desktop 的製造商 CRTech 推出多項獨特技術，30 多年來深受航太產業領導者的青睞。
飛向太空的機智號
Thermal Desktop 協助設計散熱系統的例子很多。我看到的其中一個最有趣的例子是機智號 (Ingenuity)，在 2020 年火星任務中與毅力號探測器一同發射升空的直升機。這架小型直升機的初次飛行是在 2021 年 4 月。
從左上角開始順時針方向：火星直升機「機智號」的 Thermal Desktop 熱分析；顯示無質量追蹤粒子的 Ansys 模擬，強調轉子影響；轉子下方的高壓區域。
您可以想見，在質量限制非常嚴格的情況下，要管理這種車輛的功率需求是一項巨大的挑戰。隨著火星上的溫度降至零下 90°C (零下 130°F)，機智號所使用的電力幾乎有一半是用於熱管理。必須遵守可允許飛行溫度 (AFT)，才能使一切正常運作以及飛行成功。這樣的東西如果設計出錯，就意味著失敗，而且沒有改造或維修的機會。機智號最初是一項預期最多進行五次飛行的技術示範，如今它已完成 30 多次飛行，並已超過航程和持續時間目標。
世界各地都有熱能工程師使用 Thermal Desktop 來解決具有挑戰性的問題，例如火星直升機、韋伯太空望遠鏡，以及更多貼近日常的應用。CRTech 設計和模擬軟體應用於從 MRI 裝置的液氦冷卻，到玻璃製造和甲烷裂解爐等各種領域
CRTech 的團隊在熱管理、流體網路、輻射等方面擁有豐富的經驗和專業知識。他們透過與客戶密切合作，在 CRTech 建立了獨特的工具。現在，作為 Ansys 的一部分，這些工具可以與 Ansys 多重物理量求解器結合，提供更大的價值。
使用 C&R Technologies (左) 和 Ansys (右) 的軟體來模擬韋伯太空望遠鏡的不同層面。
致勝組合
Thermal Desktop 已經可以與使用 Ansys 系統耦合的 Ansys 計算流體力學 (CFD) 解決方案共同求解。這些工具的進一步整合將讓客戶能夠充分利用兩個領域的最佳優勢：系統級散熱/流體網路和完整的 CFD 解決方案，實現高效、高度準確和詳細的模擬。
幾乎可以從任何地方將模型匯入 Thermal Desktop。對於複雜的幾何形狀，您也可以使用 Ansys SpaceClaim 中內建的 TD Direct。這有助於實現快速設計迭代、隔間的流體容量、管道中心線和許多其他功能。
複雜幾何形狀的範例包括電動車鋰離子電池模組等的熱管理需求日益增加。這裡的熱模擬非常重要。電池系統的行為、安全性和效率都與溫度密切相關，無論是在車輛行駛時還是在電池充電時。
除了使用 Thermal Desktop 外，還可以使用 TD Direct 以及 RadCAD 和 FloCAD 模組，讓您在決定要納入模型的精度或細節方面有極大的彈性。
我們將立即使用 OpenTD API，推動 Thermal Desktop 與 Ansys ModelCenter 的連結，充分利用在 ModelCenter 提供的程序整合和設計最佳化 (PIDO) 框架內，CRTech 工具中的參數變化和外部指令。OpenTD API 還將用於整合 Thermal Desktop 與 Ansys Systems Tool Kit (STK)。我們已制定計畫，連結 STK 的首要任務規劃與 RadCAD 的同級最佳輻射計算。任務規劃人員可以向 RadCAD 提供複雜的任務，例如月球任務的近直線暈軌道 (NRHO)，並從 Thermal Desktop 存取結果以改善這些任務。
SINDA/FLUINT 是 Thermal Desktop 背後的求解引擎。它可以處理二相流的特殊性，以及單相和二相之間轉換的複雜性。應用範圍涵蓋各種使用案例，包括冷凝器蒸發器系統、熱管、二相熱虹吸模擬、低溫系統和杜爾管、氣體儲存和配送系統，以及燃料電池。有趣的是，SINDA/FLUINT 程式碼的根源可以追溯到 1960 年代，以模擬軟體來說歷史悠久，甚至比 Ansys Mechanical APDL 更早。
Ansys 和 C&R Technologies 工具之間現有的協同作用只是個開始。例如，RadCAD 可以為各種物體提供輻射負載，從窗戶中的物體到船舶、飛機、太空船，甚至是遠方行星上的探測器。然後，此輻射負載可用於 Mechanical 中的詳細結構反應分析，以及 Ansys Fluent 中的完整 3D CFD 模擬。接著這些負載可用於查看對光學感測器和射頻天線的影響。
結合在一起的 Ansys 和 CRTech 模擬解決方案具有巨大的潛力。這些工具甚至可以連結至完整的任務模擬：像是火星任務，或只是開自動駕駛車輛快速前往商店買些牛奶！