XFlow 流體力學分析

傳統的計算流體力學 (CFD) 模擬,往往極度仰賴網格的離散化品質,工程師常需耗費大量心力與時間於調整和修補網格。達梭系統 SIMULIA XFlow 帶來了突破性的變革——這是一款奠基於格子波茲曼方法 (Lattice Boltzmann Method, LBM) 的高擬真「無網格」流體力學軟體。

XFlow 採用基於粒子 (Particle-based) 的動力學技術,捨棄了繁雜的傳統網格劃分。面對複雜幾何、真實運動部件或是多相流的挑戰,工程師不再需要對設計進行過度簡化。結合強悍的 GPU 加速與單一整合的工作環境,XFlow 讓研發團隊能將寶貴時間,真正投資於設計迭代與創新,是汽車、高科技與工業設備等領域不可或缺的分析利器。

XFlow流體力學分析

優勢

破除前處理瓶頸,大幅縮短研發週期

無網格技術徹底免除了繁瑣的網格生成作業。只要定義好流體空間,無論原始幾何多麼複雜,皆可保留完整樣貌直接進行運算,顯著降低前處理的時間成本。

減少實體原型測試,降低開發成本

精準提供極具參考價值的量化預測,例如難以透過實驗準確測量的齒輪箱攪拌損失與濕潤面積。及早找出設計盲點,有效減少開模與物理測試的次數。

整合單一工作環境,提升跨部門協作效率

從前處理設定、求解運算到後處理視覺化,完全整合於同一個具備高度彈性的使用者介面 (UI) 中。工程師可在同一環境內流暢作業,降低軟體學習門檻。

加速創新與產品上市(Time-to-Market)

全面支援 GPU 高效能並行運算,將原本需要數週的分析數據處理時間大幅縮短。更快的運算速度賦予設計團隊更高的容錯率與測試彈性,敏捷應對瞬息萬變的市場需求。

特點

自動適應調整(Automatic Adaptive Refinement)

軟體具備動態調整解析度的能力。會自動適應流動狀態,在靠近壁面或流場強梯度的區域增加粒子佈點,並動態改善尾流區域的解析度,完美兼顧計算效率與模擬精度。

頂級的高保真紊流模型(High Fidelity WMLES)

內建「壁面模型大渦模擬 (WMLES)」技術,並採用 WALE 黏度模型,提供一致且精確的局部渦流與近壁面行為預測。使用者無需在繁雜的紊流模型中痛苦抉擇,即可適用多數工程場景。

卓越的 GPU 加速相容性與多重解析度(Multiresolution)

支援最新硬體架構的高效能運算。搭配多重解析度技術,大幅優化了包含複雜幾何與運動部件模型時的記憶體消耗與運算效能。

全方位物理模型與複雜邊界條件

具備豐富的分析能力,支援單相與多相流、自由表面流動、熱分析、離散相模型(DPM)、非牛頓流體等。更能輕鬆處理多孔介質、風扇模型以及真實的運動部件邊界條件。

進階渲染與實時後處理擴充

提供具備逼真視覺效果的渲染工具,能將表面流場數據直接視覺化於運動幾何上。並支援匯出至 ParaView 或 EnSight Gold 等第三方工具進行進階後處理。

求解技術與分析能力

XFlow 的強大不僅在於無網格介面,更源於其突破傳統的底層演算法,支援最廣泛的物理場景分析。

 
Particle-Based Kinetic Solver
核心求解技術

動力學求解器(Particle-Based Kinetic Solver)

XFlow 的核心基於非平衡統計力學的波茲曼方程式(Boltzmann equation),在介觀尺度(Mesoscopic Scale)下模擬流體行為。
  • 超越傳統 MRT 的中心矩空間技術

    有別於標準的多重弛豫時間(Multiple Relaxation Time, MRT)模型,XFlow 獨家將散射算子(Scattering Operator)實作於中心矩空間(Central moment space)中。這項底層架構的創新,自然而然地強化了系統的伽利略不變性(Galilean Invariance)、運算精度與數值穩定性。

Multi-Physics Capabilities
物理場覆蓋範圍

多物理場分析能力

  • 真實運動部件(Real Moving Parts)

    求解器對 CAD 幾何變動具備極高容忍度,軟體會自動適應幾何的運動,精準模擬高頻暫態反應,無須擔心傳統網格變形導致的運算中斷。

  • 多相流與自由表面流(Multiphase & Free Surface Flows)

    具備捕捉複雜氣液交界面與自由表面行為的強大能力。

  • 熱分析與共軛傳熱(Thermal & Conjugate Heat Transfer)

    支援精確計算流體與固體交界面之間的熱量傳遞,適用於各類熱管理預測。

  • 氣動聲學(Acoustics)

    能直接計算流體引發的壓力波動,進而進行高保真度的聲場與噪音量化分析。

常見應用

傳動與潤滑系統

Lubrication Workflows

XFlow 是齒輪箱潤滑分析的絕佳方案。能精準捕捉齒輪高速旋轉時的機油噴濺、多相流分佈,以及精確預估攪拌損失(Churning Lossses)。

流固耦合與複雜機構運動

FSI & Moving Parts

輕鬆處理閥門開關、幫浦作動或螺旋槳旋轉。無論機構運動多麼複雜,皆能穩定計算流體與固體間的交互作用。

電子與車輛熱管理

Thermal Management

透過共軛傳熱分析,精準預測車輛冷卻系統或高階電子設備的散熱效能,優化熱傳導路徑。

氣動力學與風切噪音

Aerodynamics & Acoustics

針對車輛外型氣流、飛行器尾流,以及流體所產生的噪音(如風扇噪音、風切聲)提供可靠的量化數據。

常見問答

01
什麼是計算流體力學 (CFD) 軟體?

CFD 軟體是利用數值方法來模擬流體(氣體與液體)流動、熱傳導及相關物理現象的工具。廣泛應用於航太、汽車與高科技領域,協助工程師在虛擬環境中分析流場行為,以優化產品設計。

02
XFlow 的「無網格」技術與傳統 CFD 有何不同?

傳統 CFD 需要花費大量時間建立與修復網格,這往往佔據了過半的專案時間,且在處理運動部件時容易遭遇網格變形破裂的瓶頸。XFlow 採用基於粒子的格子波茲曼方法 (LBM),工程師能直接對原始的複雜 3D 設計進行模擬,徹底省去網格生成的繁瑣步驟。

03
XFlow 內建的紊流模型是什麼?需要手動切換嗎?

XFlow 採用高保真的「壁面模型大渦模擬 (WMLES)」技術與 WALE 黏度模型。其優勢在於提供一致性的物理預測,使用者不需要像使用傳統軟體那樣,在多種複雜的紊流模型之間進行反覆測試與抉擇,即可應對絕大多數的真實工程問題。

04
如果我的幾何模型有非常複雜的運動,XFlow 能夠處理嗎?

絕對可以。XFlow 的底層求解器對輸入的 CAD 幾何品質有很高的容忍度。面對真實的複雜運動部件,底層的粒子節點會自動適應幾何的位移與變化,完全不會有傳統軟體中「網格重劃 (Remeshing) 失敗」的問題,非常適合處理高頻率的暫態流場反應。