Flownex在管网系统设计中的软件应用解析

概述

Flownex是一个集成了CFD程序的管网系统设计软件，主要用于模拟、设计和优化复杂的热流系统。

Flownex软件可以准确、快速和高效的模拟复杂的热流动环境以及简单的流体控制系统，能帮助工程师提高工作效率。 Flownex软件具有强大的仿真能力，可计算气体、液体、气体混合物以及均匀两项流的流动。 Flownex能模拟分析快速变化及慢速变化的动态过程；能够计算流体和固体间的热交换，包括壅塞现象、自然对流和焦耳加热等。 能够通过建立子系统来模拟复杂的系统。 具有强大的用户图形界面和输出能力，能与Ansys、MATLAB、Simulink以及Labview等软件进行方便的数据交换。 Flownex软件在核工业、石油化工、能源电力系统、航空航天以及暖通空调等方面均有广泛的应用。

功能特色

Flownex软件是一款符合ISO 9001:2008标准和核电设施质量保证要求（NQA1）的仿真系统，是目前同类软件中唯一具有核认证和质量证明的高可信度、高精度的仿真软件。Flownex在核工业领域，尤其在球床模块高温气冷堆（PBMR）方面进行了广泛的验证和确认（V&V）。Flownex软件能够模拟压水反应堆（PWR）系统中U形管蒸汽发生器的循环率、空隙组分等，计算一次蒸发器中的沸腾率、干涸位置、金属温度，并设计流动分布以保证沸腾稳定，也可以利用自带的内置点动力学方法或外部软件计算反应冷却液，覆盖燃烧的温度和中子反馈情况等；Flownex也能够用自带的内置点动力学方法或外部软件计算高冷气冷堆（HTR）卵石床或者棱柱体反应堆的冷却剂、反应减速器和燃料温度等。

典型应用

Flownex软件在石油化工领域应用十分广泛：

给水系统泵汽蚀余量（NPSH）问题分析、热管破裂问题分析、流动空化/相变现象的检测等； 冷却水循环系统流动平衡分析、泵及管路设计、热负荷计算及热交换器设计、水网系统设计、水锤现象分析与预防、环境-冷却塔-工厂整体系统匹配； 自然循环锅炉中网状率和蒸汽产量计算，并预测干涸情况；过热设备和蒸汽管道金属温度和换热率的计算； 蒸汽涡轮及其辅助系统启动和关闭过程仿真； 单程流通式锅炉流动平衡计算及沸腾稳定性评估等。 Flownex还能计算非牛顿流体的压降及其管网系统流动平衡分析，并进行瞬态压力脉动评估。

应用Flownex能快速模拟不同热交换器，如翅片管热交换器、管壳式热交换器、管-管热交换器及盘式热交换器的换热和压降，计算加热或冷却设备中的蒸发、冷凝、温度控制等不同过程，可以计算瞬态金属温度变化率等。

Flownex软件在能源动力领域应用也十分广泛：

能够模拟余热蒸汽发生器（HRSG）稳态及瞬态过程，计算气体与水蒸汽的热交换过程，模拟整个HRSG系统，包括过热换热器、蒸发器、泵及透平等，并辅助设计最优的操作环境，检测各材料的温度变化并设计最优的控制策略，确定功率输出等，同时，FLownex能够计算非设计工况或者紧急情况下的参数，计算启动过程的温度梯度，模拟系统启动、关闭过程及负载变化过程，并对系统进行稳定性分析等。

Flownex软件能够对给水系统泵汽蚀余量、热管破裂问题以及空化/相变问题进行分析；对冷却水循环系统中的管路、阀门和泵进行分选，设计热交换器，分析水锤现象、冷却塔响应，并对水网系统进行流动平衡分析及效能优化；Flownex也能计算蒸汽涡轮及其辅助系统的启动、关闭及各种变化过程，还能模拟油封系统及轮滑系统等。

Flownex软件在航空航天中应用广泛：

能够计算喷管推力，预测喷管过膨胀及欠膨胀过程；能够对火箭发动机的瞬态启动过程以及排放进行计算与分析；能对燃烧室燃烧产物、燃烧火焰温度以及燃烧室瞬态热负荷进行计算，分析燃烧室主流与冷却孔间的流动；Flownex软件可以用于压气机-涡轮功率匹配、压气机喘振边界分析、压气机非设计工况性能预测以及系统的瞬态响应等；同时，Flownex软件能够帮助机舱的环境控制及生命保障系统设计，控制舱内温度、压力、气流以及温度和湿度分布。Flownex软件已成功应用于飞机空中加油系统的设计；环形燃烧室燃烧和换热的仿真计算以及压气机/涡轮间隙流动模拟等。

Flownex软件能模拟整个暖通空调系统：能计算建筑物内空气的热负荷、温度、压力和湿度，分选风扇、百叶窗及管网系统，设计换热器和循环率及控制策略；能计算加热/冷却水系统中管内流速和压降，选择泵和阀及控制策略，预测空化现象及水锤现象等；能模拟制冷机组压气机性能，计算机组温度和压力，设计制冷循环（包括压缩和膨胀），并设计蒸发器等；能计算冷却塔尺寸，计算蒸发率随环境湿球温度的变化函数，选择合理的泵和风扇，优化系统运行效率。

Flownex软件在能够帮助设计矿井水处理系统，包括泵、水轮机和管路的设计，能够分析水锤现象及其预防，能够对矿井水网系统进行分析和设计；Flownex软件能够对矿井制冷供暖系统进行系统仿真和综合评价，计算系统热负荷、设计热交换器，并优化环境-冷却塔-工厂整体系统；同时，Flownex软件还能追踪污染物、分析矿井深度与通风温度及湿度的变化等。

Flownex能与Ansys、MATLAB、Simulink以及Labview等软件进行方便的数据交换。Flownex具备完善的可视化后处理功能，能方便的进行2D/3D结果显示。

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