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使用计算机仿真探求海豚速度的奥秘

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发表于 2006-12-26 11:54:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    海豚是如何将游泳时的速度保持在高达10m/s?如果跟据以往的工程计算方法得到的计算结果,海豚的肌肉必须比实际强大七倍才能达到这一速度。一种解释是海豚的皮肤与水的摩擦阻力远低于向其他动物。如果海豚能够保持层流而不是紊流,那么它以这种速度前进就是可能的。只产生很少的阻力的层流使海豚能够有超常的速度。

    研究科学家V.V. Pavlov在乌克兰克里米亚州立医科大学使用cosmosfloworks™计算流体力学(CFD)软件来研究这个问题,自从以发现者James Gray命名的“格雷悖论”提出后已经70年了。Pavlov仿真了详细的海豚背鳍的水流 (见发表在《灵感与仿生》上的论文“海豚皮肤类似于天然各向异性柔性墙”)。COSMOSFloWorks 是Flomerics公司是开发的SolidWorks产品,与Flomerics公司开发的EFD.Lab、EFD.Pro 和EFD.V5软件产品运用相同的基本技术。

    Pavlov发现海豚皮肤的形状与背鳍周围的流体条件相匹配。他推断海豚皮肤的构造使得海豚皮肤的表层在有利的和不利的压力梯度区域的都形成各向异性的柔性壁。显然,在顺应流动条件下,这种皮肤能够抑制边界层的不稳定和减少晃动。这个信息有助于壁面的设计,可以加快船舶和飞机的速度并减少油耗。

    “自然界的方法带动了技术和工程的创新,” Pavlov说,“,海豚超过50万年的减阻进化过程非常值得研究,这有可能提高人类交通工具的性能。通过学习关海豚的鳍周围的绕流与它的皮肤的构造之间的关系,对设计壁面非常有用。”

    “COSMOSFloworks通过与SolidWorks三维计算机辅助设计(CAD)软件的紧密结合在这项分析中起到了关键作用,”Pavlov补充说,“我们可以在根据海豚的鳍创造的几何模型上直接进行分析,保持了三维CAD模型的所有智能。CFD软件可以很轻松地演示流体仿真,因为它能在用户与熟悉的CAD界面互动的时候自动进行几何分析并在后台生成计算网格。”

    了解关于EFD.Lab、EFD.Pro和EFD.V5软件产品的更多信息请点击


FLOMERICS      
    FLOMERICS公司创立于1988年,是全球第一个开发专门针对电子设备热设计仿真软件的公司,自1989年推出FLOTHERM电子热分析软件以来就一直居于市场领导地位并引领该行业的技术发展。目前FLOMERICS公司还是一家在伦敦股票交易所上市的高技术软件公司。在1999年,FLOMERICS公司还兼并了在时域电磁场分析方面全球领先的KCC软件公司,推出了全球首个系统结构级电磁兼容仿真软件FLO/EMC,目前FLO/EMC和FLOTHERM软件已实现完全无缝和同一界面的协同设计,可共享几何模型,令结构设计工程师可以快速方便地全面分析系统的散热与电磁兼容性这一对矛盾并得出符合二者要求的设计方案。2004年初,FLOMERICS公司还推出了专门针对电子线路设计工程师开发的PCB电路板级热设计软件FLO/PCB以及与Cadence公司Allegro无缝接口的FLO/PCB for Allegro软件。2005年5月,FLOMERICA公司全资收购了MicReD公司,推出T3Ster热测试系统并在硅谷建立了测试实验室;2006年7月,FLOMERICS公司收购了以研发流动和传热的仿真技术见长的NIKA GmbH 公司全部股份资本,将CFD技术深度嵌入主流MCAD 软件,不但为FLOTHERM软件未来的发展注入了新的技术动力,并将客户扩展到非电子设计领域。
(注:著名三维CAD软件开发商SOLIDWORKS公司的流体及热分析软件COSMOS-FLOWORKS就一直是由NIKA GmbH 公司开发的)   
    作为电子热分析领域技术的领导者和标准制定者,FLOMERICS公司拥有业内数量最大的电子热分析专家队伍,FLOTHERM不但是全球第一套专业电子散热分析软件,也是目前唯一拥有参数化和目标驱动优化设计功能、全球标准IC封装热分析模型库(Flopack)及CAD模型自动热等效简化功能的软件,其中Flopack芯片封装热分析模型已被美国JEDEC组织作为全球唯一的IC热模型标准。FLOMERICS公司一直并会继续领导全球电子散热设计技术的发展。   
    Flo/EMC软件是目前全球唯一专业分析系统级电磁兼容性的仿真软件,其核心采用基于时域的先进的Advanced TLM---高级传输线法。Flo/EMC拥有一次求解就获得整个系统频率响应(屏蔽效能)的高效分析能力,另外还独家拥有处理通风孔、缝隙、空间线缆、集总电路等系统级EMC分析关键细节的TLM等效模型技术,真正实现了宽频带、大尺寸的系统级电磁兼容性仿真分析。   
    依据独立的第三方调查显示,目前全球80%以上的电子产品热设计工程师都在依靠本公司的FLOTHERM与Flo/EMC软件进行散热设计与电磁兼容性分析,客户包括大型跨国电气产品制造商、全球所有位于前十位的PC/工作站/大型计算机制造商、所有主要的电信交换设备制造商、所有主要的网络硬件制造商、世界上最大的半导体制造商和航空航天及军事领域内最大的几个供应商。
    Microstripes是功能强大的三维电磁计算仿真软件。Microstripes三维电磁场分析软件采用高级时域传输线矩阵(TLM)求解Maxell方程组。在时域通过冲击脉冲激励,可以一次性求解出系统整个宽频的响应。Microstripes友好的图形操作界面,独特OCTREE网格划分技术等特点使其成为分析复杂、电大尺寸天线及微波器件模型电磁场特性的理想工具。
    FLOMERICS公司在全球40几个国家和地区都有分支机构或分销商从事市场与技术支持,其中英国、美国、法国、德国、意大利、瑞典、中国、日本、韩国、新加坡、印度等地区都拥有全资分支机构,覆盖了全球所有主要的电子生产、研发地区。
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