虛擬風洞是什麼？PreonLab 7.1 如何提升 CFD、SPH 與熱流模擬效率
虛擬風洞 是什麼？What is Virtual Wind Tunnel ?
如果你曾經做過
- 車身防污 Vehicle Soiling
- 車輛涉水 Water Wading
- 噴濺模擬 Splash Simulation
- 電動車冷卻 EV Cooling
- 空氣動力學 Aerodynamics
你一定知道一件事。
真正花時間的，不是模擬，而是前處理。
很多工程師需要先使用 CFD 建立風場，再將資料匯入 SPH 軟體進行液體、泥沙或涉水分析。這種流程涉及多套軟體切換、大量資料匯出與匯入，不僅增加操作複雜度，也延長產品設計週期。
PreonLab 7.1 新增的 Virtual Wind Tunnel (VWT) 正是為了解決這個痛點。透過內建有限體積法（FVM）求解器，可直接在 PreonLab 中建立穩態與暫態氣流，並與 SPH 粒子流體模擬結合，大幅簡化模擬流程。
- 縮短設計回饋週期： 研發初期即可直接在 PreonLab 內生成車身周圍氣流，並透過「單向耦合（One-way coupling）」完美結合水、雪、泥沙等粒子流體模擬。
- 局部網格加密與數據精簡： 使用者可定義局部加密區域，並將數據儲存限制在特定範圍內。無需再匯入整車的大型氣流檔案，不僅節省記憶體，更顯著加快數據處理速度。
為什麼傳統 CFD + SPH 工作流程效率不高？
一般工程流程如下：
CAD
↓
Mesh
↓
CFD
↓
Export Velocity Field
↓
Import SPH
↓
Water Simulation這代表：
✓ 多套軟體
✓ 多次資料轉換
✓ 超大型檔案
✓ 每修改一次CAD
全部重跑。
因此產品迭代速度受到限制。
PreonLab 7.1 如何改善？
新版最大的突破，就是把 CFD 前處理整合到 SPH 工作流程中。
虛擬風洞 Virtual Wind Tunnel 可以：
✓ 建立穩態風場
✓ 建立暫態風場
✓ 直接與 SPH One-way Coupling 整合
✓ 不需要外部 CFD
✓ 可建立局部高解析度區域
✓ 降低記憶體使用量
✓ 加快資料處理速度
Heat Transfer Solver 全面升級
除了風洞功能外，PreonLab 7.1 也針對熱流分析進行重大升級。
新版熱傳求解器帶來：
- 模擬速度提升約 50%
- Busbar Cooling 驗證模型誤差多數縮小至 5% 以內
- 支援 Cooling Plate、E-Motor Cooling、Brake Cooling 等熱管理應用
- 更穩定的流固耦合（CHT）分析
對於 電動車 、AI 伺服器散熱與高功率電子設備而言，可有效縮短驗證時間，提升產品開發效率。
車輛動力學 Vehicle Dynamics 更接近真實世界
車輛模擬一直是 SPH 的重要應用。
PreonLab 7.1 加入：
- 強耦合流體壓力求解器 ： 流體壓力與整車懸吊模型實現強耦合，能有效避免極端涉水場景下的模擬不穩定，並支援車輛在流體域中的穩定初始設定。
- 導入 Ackermann Steering 轉向運動學 ： 轉向時能精確計算內外側車輪的角度，使車輛繞彎運動更符合真實幾何。
- 軌跡與速度解耦 Distance-mapped Trajectories ： 過去以時間為基準的導引方式已升級為以「距離」為基準。這意味著您可以預先設定好行進路線（如：在進入涉水槽或遇到顛簸路面前減速），而車速的調整、外部受力或更換駕駛員模型，都不會影響既定的行駛軌跡。
- 動態剛體支援外加負載 Dynamic Rigid Body Torque ： 現在可對動態剛體施加點負載、質心力矩或馬達旋轉扭矩，以便在模擬中納入摩擦阻力矩等細節，使模擬更貼近現實。
這些更新讓：
- 涉水測試
- 泥沙飛濺
- 車身污染
- 越野模擬
更加符合真實物理現象。
PreonLab 7.1 導入了多項由全球資深用戶敲碗期待的實用功能，讓日常的模擬操作變得更流暢、更自動化：
- 模擬自動終止準則（Stopping Criteria）： 使用者可根據場景統計數據或感測器數值，設定閾值或收斂條件。一旦滿足條件，系統會自動停止模擬，無需人工死守螢幕，自動化程度再提升。
- 強大的計算物件（Calculation Objects）與參數化設定： 全新支援「計算屬性（Calculated Properties）」，使用者可直接將計算物件賦予屬性（例如：根據感測器數據即時回饋控制邊界條件或齒輪轉速），告別繁瑣的 Keyframe 或 PreonPy 腳本。編輯器更貼心內建「自動補全提示」，讓公式撰寫又快又準。
- 場景存取與並行控制（Concurrency Control）： 當團隊共享同一個場景檔案時，系統會自動檢查。若檔案已被佔用，用戶可選擇以「限制存取模式（僅檢視、調整視覺化或渲染，無法覆蓋儲存）」開啟，或直接接管編輯權，有效避免團隊協作時檔案被意外覆蓋。
- 支援 EnSight Gold 格式匯出： 除了常見的 .csv，感測器數據現在支援以更緊湊的 EnSight Gold 格式匯出，方便直接匯入 ParaView 等第三方工具進行高階視覺化評估。
哪些產業最適合使用？
PreonLab 7.1 特別適合：
- 🚗 Automotive
- 🔋 EV Battery
- ⚡ Busbar Cooling
- 💨 Thermal Management
- 🏭 Industrial Equipment
- ✈ Aerospace
- 🚜 Heavy Machinery
- 🛻 Off-road Vehicle
- 💧 Water Management
- 🖥 AI Server Cooling
四大升級重點快速整理
| 功能 | 工程效益 |
|---|---|
| Virtual Wind Tunnel | 縮短 CFD 前處理流程 |
| Heat Transfer Solver | 提高模擬速度與精度 |
| Vehicle Dynamics | 更真實涉水與動態模擬 |
| Workflow Automation | 提升團隊協作效率與自動化程度，包括停止準則、Calculation Objects、Concurrency Control 等。 |
虛擬風洞是什麼？PreonLab 7.1 如何提升 CFD、SPH 與熱流模擬效率
FAQ
虛擬風洞 Virtual Wind Tunnel 是什麼？
Virtual Wind Tunnel 是 PreonLab 7.1 內建的風場建立功能，可利用 FVM 建立穩態或暫態氣流，不需依賴外部 CFD 軟體即可與 SPH 模擬整合。
SPH 和 CFD 有什麼差異？
CFD 擅長連續流場分析；SPH 採用粒子法，更適合自由液面、飛濺、涉水、泥沙等複雜流體行為。兩者可互補，而 PreonLab 7.1 進一步降低兩者整合的成本。
PreonLab 適合哪些產業？
汽車、 電動車 、電子散熱、AI Server、工業設備、航太、重機械等需要流體與熱管理模擬的產業。
PreonLab 可以模擬哪些應用？
包括 Vehicle Soiling、Water Wading、Oil Jet Cooling、Cooling Plate、Busbar Cooling、Thermal Management、Splash Simulation 等。
SimHex 可以提供哪些服務？
SimHex 不僅提供 PreonLab 軟體，也能協助企業導入 SPH 模擬流程、CAE 技術支援、教育訓練與客製化顧問服務，協助研發團隊縮短產品開發時間。
結 尾
如果您的團隊正在評估 SPH 流體模擬、熱管理分析或車輛涉水與飛濺模擬，或是對 虛擬風洞是什麼？PreonLab 7.1 如何提升 CFD 、SPH 與熱流模擬效率 文章有任何的想法，歡迎與 SimHex 聯繫。我們可安排 PreonLab 7.1 軟體展示、技術交流與實際案例分享，協助您找到最適合的模擬解決方案。