【主題】機器人引領智慧浪潮：模擬技術驅動液冷散熱與海洋工程新篇章  
【時間】2025年11月28日(五) 8:30AM~4:30PM
【地點】華南銀行國際會議中心 2F (臺北市信義區松仁路123號)
【活動網頁】https://blog.mscsoftware.com.tw/2025-hexagon-taiwan-simulation-user-conference/

AI伺服器 × CAE × EV 的數位工程新時代 ｜2025 台灣 Hexagon 模擬技術大會

AI伺服器 × CAE × EV 的數位工程新時代 ｜2025 台灣 Hexagon 模擬技術大會

模擬應用創新 實戰案例演說

嚴選時下最熱門的題目，邀請學術和產業界的Hexagon CAE模擬軟體用戶，分享各領域的實戰案例。

【主辦單位】MSC Software台灣分公司(Hexagon 海克斯康)
【專業合作夥伴】應用熱流分析中心, 智馭科技, 星恆科技, 岱冠科技

我們擁有可靠的技術與人才，有任何相關問題都歡迎來信或來電討論指教，幫您量身打造符合需求的解決方案。 想更清楚的了解Actran (聲學分析)、Romax(機電傳動系統設計)、ODYSSEE(機器學習與 AI)、Apex(快速建模)，歡 迎 來 電 (02)2712-8448 或是 來 信。

If you want to know more details ,please contact Simhex.

ODYSSEE Apex Actran CAE 軟體相關介紹:

ODYSSEE CAE 應用: (結合AI ML)

• 最佳化預測
• 使用以影像為基礎的機器學習，為任何產業提供即時預測和優化。
• 製造錯誤監測（鑄造）
• 建立模具的花費指標
• 用於品質控制的錯誤特徵
• 可建構性: 建構風險，不確定性和決策
• 基於肺部感染的MRI影像做診斷預測
• 透過即時預測模型對遠距病患監控
• 飛行模擬(著陸的條件)
• 衛星圖像選擇性壓縮與分類

Apex CAE 應用:

從強大的幾何清理、簡化，一直到網格劃分，MSC Apex旨在開發各種易於使用的功能，創造最友善的建模環境。

• MSC Apex Modeler

• MSC Apex Structures

全面整合的結構分析流程，自動偵測需要的求解器設定，前/後處理功能與求解器皆在同一個介面下操作，支援靜態、正交模態、動態、挫曲分析。

• MSC Apex Generative Design

高自動化的生成式設計，打造無與倫比的積層製造體驗，在產品生命週期的每個階段節省成本並縮短知識與經驗之間的差距。

Romax CAE 解決方案

行 業 應 用 案 例 ：

    軌 道 交 通    

客 戶 需 求 ：

軸承供應商調查

Romax 所 提 供 的 服 務：

一列現代化柴油列車軸箱軸承失效問題不斷增加，引起了越來越多的關注。 Romax 工程師使用 優 化 模 擬 軟 體，基於對 軸箱軸承 和 齒輪箱 的深厚知識，通過三個關聯的工作包進行問題根源分析以及詳細高效的問題調查。

    可再生能源    

客 戶 需 求 ：

根據GL認證的要求，在指定載荷譜和極限工況下完成 耐久性 計算。

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

詳細的軸幾何尺寸，複雜的行星齒輪系統，花鍵聯結，有限元箱體模型和內部軸承細節。使用載荷分佈評估和選擇軸承，根據ISO標準計算壽命，調查和優化 預緊力 、 遊隙 、 錯位量 、 軸承 內部幾何資訊和 潤滑 狀況。Romax 生成的報告中 耐久性 滿足GL要求。報告允許供應商在該風機中使用它們的軸承產品。

    重 載 車 輛    

客 戶 需 求 ：

審核中型卡車 變速器 ，評估低成本供應商的軸承

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

使用 Romax 軟體的全系統方法詳細分析所選軸承類型； Romax 在軸承潛在供應商審核過程中提供支援。基於完整 齒輪箱 系統分析完成 軸承選型 和 優化 。評估預緊力、錯位量、潤滑油和量產變差，鑒別軸承性能的關鍵影響因素。

    汽 車 行 業    

客 戶 需 求 ：

某大型歐洲汽車製造商需要改進 變速器 設計，使製造流程更具魯棒性。裝配過程中產生的結構變形導致 軸承預緊量 發生變化，需分析和優化軸承預緊量變化產生的系統影響。

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

Romax 快速的建模 和 分析 功能可以將 齒輪 、 軸 、 軸承 和 箱體 集成到單一的 齒輪箱 模型中，預測各個零部件之間的 相互耦合 作用。通過使用 Romax 軟體對 變速器 進行整體系統優化，充分考慮所有零部件之間的相互影響，分析 電機定子 與 齒輪箱 殼體之間的配合以及箱體變形及其對 齒輪 和 軸承 的影響，最終幫助該汽車製造商優化了製造工藝，成功降低製造成本並進一步提高產品品質。

聲學分析 Actran  CAE 應用 ：

• 動力總成 ，變速箱和電動發動機的雜訊預測
• 發動機進氣和排氣系統聲學特性
• 後視鏡和空調環控系統的氣動-振動-雜訊分析
• 輪胎和通過噪音評估，包括聲學處理優化
• 車輛內部聲學舒適度，包括全內飾車身的NVH性能評估和聲學包優化
• 多層結構聲學傳輸損耗預測，考慮隨頻率變化的聲學處理效應
• 傳輸路徑分析和設計變更影響比較
• 考慮安裝效果（結構振動、吸聲等）的風扇雜訊評估
• 音響設備集成性能評估
• 飛機進氣和排氣雜訊的聲學處理和機艙設計優化
• 機身氣動雜訊的傳播預測
• 水下雜訊傳播
• 高強度隨機聲載荷和振動導致的振動聲疲勞預測

技術特點 ：

• GUI 支援高級結果視覺化 ，包括專用的聲學後處理功能（極座標圖，3D方向圖，貢獻圖，聲學量）
• 具有基於聲學標準的嵌入式聲學測點生成功能（ISO 3744 ， ISO 3745 ，SAE J1074和 IEC 61672-1）
• 根據使用者的需求自訂的介面
• 基於自我調整求解器的網格劃分技術 ，可實現高效計算並減少用戶網格劃分工作
• 高度集成到多體時功能變數代碼 Adams 和 CFD 代碼 scFLOW 中進行聯合模擬
• 與結構分析FEA軟體 （如MSC Nastran） 進行聯合模擬
• 分析靜態介質和複雜流動中的聲音傳播和輻射
• 使用無限單元和自我調整完美匹配層（APML）模擬自由場輻射
• 在小空間流體中建立聲學粘熱損失模型
• 採用直接頻率法或模態頻率法進行振動 – 聲學耦合分析
• 豐富的結構單元庫：實體、殼體、梁、彈簧、剛體、多層複合結構等
• 基於BIOT 理論的多孔彈性單元庫 ，用於通過體積作用的聲學材料建模
• 用於有源結構建模的壓電單元庫
• 隨機載荷 ：擴散聲場，湍流邊界層等
• 使用線性和二階單元進行 2D 、3D和軸對稱模型分析
• 從定常和非定常的 CFD 結果（SNGR技術，Lighthill和Möhring類比）中，提取氣動聲源， 預測由湍流引起的雜訊
• 支持 CFD 代碼自有檔案格式
• 基於有限元和虛擬SEA方法的低、中和高頻求解功能
• 直接和反覆運算求解以及 KRYLOV 快速頻率回應求解
• GPU 加速功能解決大模型和高頻問題

• 延 伸 閱 讀 
• 2025最新NVH解析｜階次分析在旋轉機械故障診斷的應用全攻略
• 網格掰掰！PreonLab CFD流體力學模擬再進化
• 如何為 eVTOL 無人機設計提供數位孿生支援 – MSCOne
• 聲學模擬、NVH、智慧製造設計解決方案 – Actran
• 從噴嘴到排水系統：PreonLab助力洗碗機全流程設計模擬
• 頂尖電池製造商都在用CAE?淺談電動車電池設計 CAE工程師必看
• 隔音建築材料開發必備工具：從CAE模擬找到最佳材料解 – Actran
• 變速箱的聲音輻射 – CAE軟體Actran
• 窗簾設計新科技：降低噪音1套軟體就搞定 – Actran
• 電動車電池 安全性與效能 – MSCOne
• 數位孿生技術 ：探索數位化未來的關鍵技術
• 電子電聲產業Acoustic solution – Actran
• 航空技術飛機致動器設計 – CAE軟體Romax
• AI解決NTF BIW 2大問題 – CAE軟體ODYSSEE
• 鐵路噪音解決方案 – CAE軟體Actran
• 風力渦輪機傳動系統的耐久與噪聲-CAE軟體Romax
• Acoustic 聲學分析
• ODYSSEE CAE 機器學習成為電機一大助力
• ODYSSEE幫助臨床醫學最佳化3D列印矯正鞋墊
• Actran 2024.1新功能 聲學Acoustic解決方案
• Actran協助富士康優化Loudspeaker設計
• Romax 協助NBC提升輪轂軸承的效率表現
• Valeo透過Romax成功縮短9個月的電驅動產品開發週期
• 變速箱性能最佳化：透過ODYSSEE建立AI ML的Romax變速箱設計
• 透過Actran分析新型風扇的氣動噪音
• Actran創建AVAS揚聲器聲學模型
• 中華汽車透過Actran進行噪音之聲源估算和響應驗證
• 電動車噪音 – 通用汽車向中高頻前進！
• NVH分析 – 利用Actran輔助車身地板阻尼優化
• Actran 2021 新功能發布要點！
• 馬達噪音優化 – 解析如何利用Actran進行噪音優化
• Actran SNGR解決複雜的流場 聲學 問題
• CAE軟體 – Actran 進行噪音分析
• 第二屆 2023 Actran聲學應用大賽
• Avio使用MSC Nastran和Actran確保太空發射器的結構可靠度

這篇文章 AI伺服器 × CAE × EV 的數位工程新時代｜2025 台灣 Hexagon 模擬技術大會 最早出現於 星恆科技有限公司。

-實體課程: 上課地點於MSC台北辦公室電腦教室(台北市林森北路577號7樓之2), 學員不須準備電腦

 2025 第三季培訓課程 報名方式：

若對此  2025 第三季培訓課程 有任何問題，請致電：(02)2585-1228 (MSC Software Taiwan)

ODYSSEE Apex Actran CAE 軟體相關介紹:

ODYSSEE CAE 應用: (結合AI ML)

• 最佳化預測
• 使用以影像為基礎的機器學習，為任何產業提供即時預測和優化。
• 製造錯誤監測（鑄造）
• 建立模具的花費指標
• 用於品質控制的錯誤特徵
• 可建構性: 建構風險，不確定性和決策
• 基於肺部感染的MRI影像做診斷預測
• 透過即時預測模型對遠距病患監控
• 飛行模擬(著陸的條件)
• 衛星圖像選擇性壓縮與分類

Apex CAE 應用:

• MSC Apex Modeler

從強大的幾何清理、簡化，一直到網格劃分，MSC Apex旨在開發各種易於使用的功能，創造最友善的建模環境。

• MSC Apex Structures

全面整合的結構分析流程，自動偵測需要的求解器設定，前/後處理功能與求解器皆在同一個介面下操作，支援靜態、正交模態、動態、挫曲分析。

• MSC Apex Generative Design

高自動化的生成式設計，打造無與倫比的積層製造體驗，在產品生命週期的每個階段節省成本並縮短知識與經驗之間的差距。

Romax CAE 解決方案

行 業 應 用 案 例 ：

    軌 道 交 通    

客 戶 需 求 ：

軸承供應商調查

Romax 所 提 供 的 服 務：

一列現代化柴油列車軸箱軸承失效問題不斷增加，引起了越來越多的關注。 Romax 工程師使用 優 化 模 擬 軟 體，基於對 軸箱軸承 和 齒輪箱 的深厚知識，通過三個關聯的工作包進行問題根源分析以及詳細高效的問題調查。

    可再生能源    

客 戶 需 求 ：

根據GL認證的要求，在指定載荷譜和極限工況下完成 耐久性 計算。

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

詳細的軸幾何尺寸，複雜的行星齒輪系統，花鍵聯結，有限元箱體模型和內部軸承細節。使用載荷分佈評估和選擇軸承，根據ISO標準計算壽命，調查和優化 預緊力 、 遊隙 、 錯位量 、 軸承 內部幾何資訊和 潤滑 狀況。Romax 生成的報告中 耐久性 滿足GL要求。報告允許供應商在該風機中使用它們的軸承產品。

    重 載 車 輛    

客 戶 需 求 ：

審核中型卡車 變速器 ，評估低成本供應商的軸承

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

使用 Romax 軟體的全系統方法詳細分析所選軸承類型； Romax 在軸承潛在供應商審核過程中提供支援。基於完整 齒輪箱 系統分析完成 軸承選型 和 優化 。評估預緊力、錯位量、潤滑油和量產變差，鑒別軸承性能的關鍵影響因素。

    汽 車 行 業    

客 戶 需 求 ：

某大型歐洲汽車製造商需要改進 變速器 設計，使製造流程更具魯棒性。裝配過程中產生的結構變形導致 軸承預緊量 發生變化，需分析和優化軸承預緊量變化產生的系統影響。

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

Romax 快速的建模 和 分析 功能可以將 齒輪 、 軸 、 軸承 和 箱體 集成到單一的 齒輪箱 模型中，預測各個零部件之間的 相互耦合 作用。通過使用 Romax 軟體對 變速器 進行整體系統優化，充分考慮所有零部件之間的相互影響，分析 電機定子 與 齒輪箱 殼體之間的配合以及箱體變形及其對 齒輪 和 軸承 的影響，最終幫助該汽車製造商優化了製造工藝，成功降低製造成本並進一步提高產品品質。

聲學分析 Actran  CAE 應用 ：

• 動力總成 ，變速箱和電動發動機的雜訊預測
• 發動機進氣和排氣系統聲學特性
• 後視鏡和空調環控系統的氣動-振動-雜訊分析
• 輪胎和通過噪音評估，包括聲學處理優化
• 車輛內部聲學舒適度，包括全內飾車身的NVH性能評估和聲學包優化
• 多層結構聲學傳輸損耗預測，考慮隨頻率變化的聲學處理效應
• 傳輸路徑分析和設計變更影響比較
• 考慮安裝效果（結構振動、吸聲等）的風扇雜訊評估
• 音響設備集成性能評估
• 飛機進氣和排氣雜訊的聲學處理和機艙設計優化
• 機身氣動雜訊的傳播預測
• 水下雜訊傳播
• 高強度隨機聲載荷和振動導致的振動聲疲勞預測

技術特點 ：

• GUI 支援高級結果視覺化 ，包括專用的聲學後處理功能（極座標圖，3D方向圖，貢獻圖，聲學量）
• 具有基於聲學標準的嵌入式聲學測點生成功能（ISO 3744 ， ISO 3745 ，SAE J1074和 IEC 61672-1）
• 根據使用者的需求自訂的介面
• 基於自我調整求解器的網格劃分技術 ，可實現高效計算並減少用戶網格劃分工作
• 高度集成到多體時功能變數代碼 Adams 和 CFD 代碼 scFLOW 中進行聯合模擬
• 與結構分析FEA軟體 （如MSC Nastran） 進行聯合模擬
• 分析靜態介質和複雜流動中的聲音傳播和輻射
• 使用無限單元和自我調整完美匹配層（APML）模擬自由場輻射
• 在小空間流體中建立聲學粘熱損失模型
• 採用直接頻率法或模態頻率法進行振動 – 聲學耦合分析
• 豐富的結構單元庫：實體、殼體、梁、彈簧、剛體、多層複合結構等
• 基於BIOT 理論的多孔彈性單元庫 ，用於通過體積作用的聲學材料建模
• 用於有源結構建模的壓電單元庫
• 隨機載荷 ：擴散聲場，湍流邊界層等
• 使用線性和二階單元進行 2D 、3D和軸對稱模型分析
• 從定常和非定常的 CFD 結果（SNGR技術，Lighthill和Möhring類比）中，提取氣動聲源， 預測由湍流引起的雜訊
• 支持 CFD 代碼自有檔案格式
• 基於有限元和虛擬SEA方法的低、中和高頻求解功能
• 直接和反覆運算求解以及 KRYLOV 快速頻率回應求解
• GPU 加速功能解決大模型和高頻問題

• 延 伸 閱 讀 
• 網格掰掰！PreonLab CFD流體力學模擬再進化
• 如何為 eVTOL 無人機設計提供數位孿生支援 – MSCOne
• 聲學模擬、NVH、智慧製造設計解決方案 – Actran
• 從噴嘴到排水系統：PreonLab助力洗碗機全流程設計模擬
• 頂尖電池製造商都在用CAE?淺談電動車電池設計 CAE工程師必看
• 隔音建築材料開發必備工具：從CAE模擬找到最佳材料解 – Actran
• 變速箱的聲音輻射 – CAE軟體Actran
• 窗簾設計新科技：降低噪音1套軟體就搞定 – Actran
• 電動車電池 安全性與效能 – MSCOne
• 數位孿生技術 ：探索數位化未來的關鍵技術
• 電子電聲產業Acoustic solution – Actran
• 航空技術飛機致動器設計 – CAE軟體Romax
• AI解決NTF BIW 2大問題 – CAE軟體ODYSSEE
• 鐵路噪音解決方案 – CAE軟體Actran
• 風力渦輪機傳動系統的耐久與噪聲-CAE軟體Romax
• Acoustic 聲學分析
• ODYSSEE CAE 機器學習成為電機一大助力
• ODYSSEE幫助臨床醫學最佳化3D列印矯正鞋墊
• Actran 2024.1新功能 聲學Acoustic解決方案
• Actran協助富士康優化Loudspeaker設計
• Romax 協助NBC提升輪轂軸承的效率表現
• Valeo透過Romax成功縮短9個月的電驅動產品開發週期
• 變速箱性能最佳化：透過ODYSSEE建立AI ML的Romax變速箱設計
• 透過Actran分析新型風扇的氣動噪音
• Actran創建AVAS揚聲器聲學模型
• 中華汽車透過Actran進行噪音之聲源估算和響應驗證
• 電動車噪音 – 通用汽車向中高頻前進！
• NVH分析 – 利用Actran輔助車身地板阻尼優化
• Actran 2021 新功能發布要點！
• 馬達噪音優化 – 解析如何利用Actran進行噪音優化
• Actran SNGR解決複雜的流場 聲學 問題
• CAE軟體 – Actran 進行噪音分析
• 第二屆 2023 Actran聲學應用大賽
• Avio使用MSC Nastran和Actran確保太空發射器的結構可靠度

這篇文章 2025 第三季培訓課程 最早出現於 星恆科技有限公司。

PreonLab 6.0 是由德國 FIFTY2 公司開發的無網格計算流體力學（CFD）模擬軟體，採用平滑粒子流體動力學（SPH）技術，專為處理複雜流體行為與多相流問題而設計。此版本在效能、模擬準確性與使用者體驗方面均有重大突破，特別適用於汽車產業中的涉水模擬、齒輪箱潤滑、車身污染分析及自動駕駛感測器水管理等應用場景。 

PreonLab 與 AVL

雖然 PreonLab 是由德國公司 FIFTY2 Technology GmbH 開發的產品，但 AVL（AVL List GmbH）是其官方的全球銷售與技術支援夥伴。透過 AVL 的全球網絡，PreonLab 能夠更快速推廣至汽車產業與重工機械產業中的 OEM 與 Tier 1 供應商。 

例如： 

• AVL 官網直接提供 PreonLab 的產品頁面與解決方案案例。 
• AVL 工程師可支援 PreonLab 的應用與客製模擬流程開發。 

在技術方面上的合作：PreonLab 強化 AVL 在流體模擬領域的解決方案 

PreonLab 為 AVL 在虛擬產品開發流程（Virtual Vehicle Development Process）中的一部分，特別在”無網格流體模擬（SPH）”方面，填補了傳統 CFD 工具（如 AVL FIRE M、Star-CCM+）在自由表面、多相流與潤滑模擬上的限制。 典型應用包括： 

• AVL Driveline 模擬：齒輪箱潤滑、離合器冷卻油噴霧 
• AVL Rainwater Management 解決方案：感測器自潔、涉水風險評估 

在開發與培訓支援方面的合作：

AVL 亦與 FIFTY2 技術團隊保持研發與客戶支援合作關係，提供客戶完整的 PreonLab 導入流程，包括： 

• 技術諮詢與流程整合（與 AVL CRUISE、FIRE M 整合） 
• 客製應用模版（如車身污染分析流程） 
• 用戶培訓與技術研討會（例如 AVL TechDay）  

在市場定位與品牌協同方面：

AVL 推廣 PreonLab 作為其模擬產品組合中針對“複雜自由表面流體行為”的解決方案，並將其定位為： 

• 汽車產業高效潤滑與水管理模擬工具
• 高效能且可快速迭代的設計分析工具，適合早期產品開發階段。 

這有助於 AVL 擴充其模擬平台，提供更完整的一體化工程服務。 

PreonLab 6.0主要新功能與亮點介紹 

1. GPU 加速（NVIDIA CUDA）

PreonLab 6.0 首次引入 GPU 加速功能，利用 NVIDIA CUDA 技術，模擬效能相比傳統多核心 CPU 系統提升最高可達 6 倍。這不僅大幅縮短了模擬時間，還提高了能源效率，為工程師提供更快速的設計迭代與決策支持。 

該功能將持續更新，目前僅支持一部分功能，啟動GPU模擬時，用戶可以檢查是否滿足GPU條件，具體操作方式：於Scene處新增右鍵選項 > Check GPU compatibility，已確認當前設定可以支持GPU實現加速模擬。 

(減速齒輪箱單相流計算時間比較)

(減速齒輪箱兩相流計算結果物理時間比較)

碰壁射流分析

(基於GPU進行熱模擬，與128核心對比，可提高5.9倍計算效率，節能指數在3-7倍之間)

2. 新增壁面黏附模型（Lateral Adhesion Model） 

6.0版本新增的實驗性「壁面黏附」模型，可以更準確地模擬水滴在”傾斜表面”上的附著與滑落行為，特別適用於尾門雨水流動、側窗水管理等場景，提升模擬的現實感與準確性。

(模型驗證：液滴沿斜面流動)

(基於切向力黏附模型的雨刮器模擬)

(雨水在玻璃窗上的水痕跡)

3. 使用者介面優化 

改進圖形使用者介面（GUI），包括後處理與操作流暢性，傳感器功能全新支持Pathlines的導出，以便更加清晰的了解液體流通路徑。 

另外，全新的畫面與更直觀的操作流程，提升了用戶體驗，使模擬設置與結果分析更加高效與愉悅。 

4. PreonDock基於網頁的模擬協作平台 

隨著PreonLab在全球客戶中有越來越多的應用，對大量計算文件(傳輸、共享、使用權)的需求日漸增加，PreonDock 是一個專為 PreonLab 使用者設計的 網頁式模擬任務管理與結果分析環境，讓團隊能跨平台、高效率地協作與追蹤模擬流程，特別適合分布式團隊或需要集中化模擬管理的大型企業研發部門。 

(PreonDock使用介面)

團隊協作優勢 

• 多人可透過同一介面同時進行項目查看與討論 
• 提供遠端監看功能，便於跨部門合作 
• 無需安裝客戶端軟體，透過瀏覽器直接使用 
• 支援與HPC，PreonLab的模擬結果可以無縫連接 
• 方便資料清理與版本管理 
• 允許添加註解、標籤與項目分類 
• 可自動生成統計圖表與關鍵數據摘要 
• 可比對不同模擬項目之間的差異，便於設計決策

星恆擁有可靠的技術與人才，有任何相關問題都歡迎來信或來電討論指教，幫您量身打造符合需求的解決方案。

想 更 清 楚 的 了 解 網格掰掰！PreonLab CFD流體力學模擬再進化   ，歡 迎 來 電 (02)2712-8448 或是 來 信。

If you want to know more details from AVL Preonlab ,please contact Simhex.

AVL Preonlab 的優勢

AVL Preonlab 是一款無網格的 CFD 分析工具，不受限於複雜的前處理過程、或是移動網格的生成手法，對於涉及複雜幾何與動態過程的模擬具有先天的優勢，重要功能特色有以下幾點：

◆ 連續粒子尺寸設置 (Continuous Particle Size, CPS)

◆ 壁面粒子細化功能

◆ 基於 Keyframe 功能的運動規律定義

◆ 通過後處理傳感器 (sensor) ，進行受力、液體分佈、濕壁位置等分析

◆ 基於 Preonlab 的 python API：PreonPy，提升建模與後處理的效率

◆ Preonlab 可以輸出真實感的渲染效果動畫

Advantages of Using PreonLab

PreonLab is a meshless CFD analysis tool that avoids the complexities of traditional preprocessing or the generation of moving meshes. It is particularly advantageous for simulating scenarios involving complex geometries and dynamic processes. Key features include:

◆ Continuous Particle Size (CPS): Enables flexible particle size configurations for enhanced simulation accuracy.

◆ Wall Particle Refinement: Allows detailed resolution near walls for more precise results.

◆ Keyframe-Based Motion Definition: Facilitates the intuitive setup of motion patterns.

◆ Post-Processing Sensors: Analyze forces, liquid distribution, and wet wall locations using embedded sensors.

◆ Python API (PreonPy): Boosts modeling and post-processing efficiency with scripting capabilities.

◆ Realistic Rendering Animations: Outputs high-quality, realistic animations for better visualization.

AVL PreonLab的運作方式

與傳統的計算 流體動力學 ( CFD ) 不同，PreonLab 的模擬採用無網格技術。這不僅簡化了模型的建立過程，也在模擬牛頓流體和非牛頓流體時提供了快速且高效的處理時間。不論您是進行趨勢分析還是尋求精準的預測，PreonLab 都能滿足需求。

在軟體開發過程中，易用性一直是特別重要的考量。因此，PreonLab 被設計成讓每位用戶只需稍加培訓便能直覺地應用於日常工作中。

在不犧牲結果品質的前提下，使開發過程儘可能高效。

How PreonLab Works
In contrast to classical CFD , the simulations in PreonLab are meshless. This not only simplifies model creation. It gives you short and powerful turnaround times when simulating Newtonian and non-Newtonian fluids. Regardless of whether you want trend analysis or precise predictions.

Ease of use was and still is particularly important in the development of the software. Thus, it was designed so that every user can use it intuitively in his daily work with a little training.

The goal has always been: to make development as efficient as possible without compromising on the quality of the results.

• 延伸閱讀
  • 從噴嘴到排水系統：PreonLab助力洗碗機全流程設計模擬
  • 電泳優化 (下)
  • 電泳優化 (上)
  • PreonLab光滑粒子分析 CPS與自適應細化功能應用
  • AVL PreonLab 5.1 Release
  • AVL PreonLab 無網格CFD模擬技術
  • 新版 PreonLab 5.1 發布: 更貼近真實應用
  • 新版PreonLab 5.2 無網格光滑粒子流場分析

這篇文章 網格掰掰！PreonLab CFD流體力學模擬再進化 最早出現於 星恆科技有限公司。

AVL PreonLab CAE軟體 在洗碗機的設計中能做到?

工程師可以透過 CFD 模擬分析和優化洗碗機設計的許多方面，包括：

優化噴嘴：

了解改變噴嘴幾何參數（尺寸、形狀、位置、數量）對整體噴霧效果的影響，以確保最佳的水分佈和清潔效率。

改進洗碗籃和架子設計：

通過有效利用內部空間來提高洗碗機的容量，例如改變洗碗籃的設計以增加餐具容納量，並優化其放置位置以增加洗碗架的總數。

分析葉輪和管道系統中的流體流動：

模擬洗碗機內部組件（如葉輪和管道系統）中的流體流動，以提取有關流體量、速度以及不同運行條件下這些組件內流體所施加的力的資訊。

優化餐具排列：

從客戶的角度來看，了解洗碗機內餐具的最佳排列方式，以確保常用餐具的最佳清潔效果。製造商可以通過模擬獲得這些資訊，並向客戶提供最佳實踐建議。

SPH和PreonLab的特別優勢是什麼？

• PreonLab CAE軟體 是一款領先的基於粒子的模擬工具，其基於平滑粒子 流體動力學（SPH）方法的PREON®技術，特別適用於涉及自由表面流動的模擬。
• 無網格特性：
  PreonLab的無網格特性消除了在每次設計變更迭代後對複雜幾何體進行網格劃分的需要，從而節省了大量時間和精力。
• 一體化工具：
  PreonLab是一個一體化工具，可以處理從幾何體導入到模擬設置、後處理和渲染的所有模擬方面。
• 高性能：
  PreonLab支持CPU和多GPU上的模擬，以確保最佳的模擬性能。其獨特的隱式公式增加了SPH的固有性能優勢，並允許使用較大的時間步長（CFL 1）進行模擬，而不會影響穩定性。
• Python API（PreonPy）：
  PreonLab配備了基於Python的API（PreonPy），允許用戶加載和保存場景、更改屬性、運行模擬和獲取統計資訊，這對於創建多個模擬變體非常有用，由於操作條件、噴嘴幾何形狀、噴臂運動學、流體特性或餐具和碗碟架佈置的變化，創建多個模擬變體可能是必要的。

AVL PreonLab CAE軟體 中的模擬和後處理

• 洗碗機模擬：
AVL PreonLab 可以進行單相和多相模擬，以分析水流和污垢去除。

影片 1 展示了 PreonLab 中單相模擬的一個範例。代表水的流體粒子從噴臂噴嘴噴出，並將水噴灑在固體餐具上。模擬結果使用內建的 PreonRenderer 渲染。

此外，還可以進行多相模擬來分析污垢去除。可以利用牛頓和非牛頓材料特性來模擬餐具上的食物殘渣，並研究洗碗機的清潔效率。

影片 2 展示了模擬中水刀如何清除沉積在某些盤子上的番茄醬狀和南瓜湯狀殘留物的範例。

• 可以獲得哪些見解？

• 濕潤感測器：用於分析噴嘴形狀和方向對水分佈的影響。

• 剛體求解器：模擬噴臂與水之間的相互作用。

• 濕潤感測器和力感測器：用於分析餐具的濕潤程度和剪切力分佈，以確保清潔效率和避免損壞。

• 水坑形成：預測餐具中殘留的液體量，並優化籃子設計或餐具放置。

• 共軛熱傳遞（CHT）：分析清洗過程的熱力學，例如熱水射流對餐具的溫度影響。

  總結  

AVL PreonLab CAE軟體的廣泛模擬和後處理功能使其能夠分析和優化洗碗機設計和清潔效率的各個方面。其高效的求解器程式碼、無網格要求、多平台支持和便捷的Python API（PreonPy）加速了模擬工作流程，並允許用戶快速模擬各種設計和操作條件。

星恆擁有可靠的技術與人才，有任何相關問題都歡迎來信或來電討論指教，幫您量身打造符合需求的解決方案。

想 更 清 楚 的 了 解 從噴嘴到排水系統：PreonLab助力洗碗機全流程設計模擬   ，歡 迎 來 電 (02)2712-8448 或是 來 信。

If you want to know more details from AVL Preonlab ,please contact Simhex.

AVL Preonlab 的優勢

AVL Preonlab 是一款無網格的 CFD 分析工具，不受限於複雜的前處理過程、或是移動網格的生成手法，對於涉及複雜幾何與動態過程的模擬具有先天的優勢，重要功能特色有以下幾點：

◆ 連續粒子尺寸設置 (Continuous Particle Size, CPS)

◆ 壁面粒子細化功能

◆ 基於 Keyframe 功能的運動規律定義

◆ 通過後處理傳感器 (sensor) ，進行受力、液體分佈、濕壁位置等分析

◆ 基於 Preonlab 的 python API：PreonPy，提升建模與後處理的效率

◆ Preonlab 可以輸出真實感的渲染效果動畫

Advantages of Using PreonLab

PreonLab is a meshless CFD analysis tool that avoids the complexities of traditional preprocessing or the generation of moving meshes. It is particularly advantageous for simulating scenarios involving complex geometries and dynamic processes. Key features include:

◆ Continuous Particle Size (CPS): Enables flexible particle size configurations for enhanced simulation accuracy.

◆ Wall Particle Refinement: Allows detailed resolution near walls for more precise results.

◆ Keyframe-Based Motion Definition: Facilitates the intuitive setup of motion patterns.

◆ Post-Processing Sensors: Analyze forces, liquid distribution, and wet wall locations using embedded sensors.

◆ Python API (PreonPy): Boosts modeling and post-processing efficiency with scripting capabilities.

◆ Realistic Rendering Animations: Outputs high-quality, realistic animations for better visualization.

AVL PreonLab的運作方式

與傳統的計算 流體動力學 ( CFD ) 不同，PreonLab 的模擬採用無網格技術。這不僅簡化了模型的建立過程，也在模擬牛頓流體和非牛頓流體時提供了快速且高效的處理時間。不論您是進行趨勢分析還是尋求精準的預測，PreonLab 都能滿足需求。

在軟體開發過程中，易用性一直是特別重要的考量。因此，PreonLab 被設計成讓每位用戶只需稍加培訓便能直覺地應用於日常工作中。

How PreonLab Works
In contrast to classical CFD , the simulations in PreonLab are meshless. This not only simplifies model creation. It gives you short and powerful turnaround times when simulating Newtonian and non-Newtonian fluids. Regardless of whether you want trend analysis or precise predictions.

Ease of use was and still is particularly important in the development of the software. Thus, it was designed so that every user can use it intuitively in his daily work with a little training.

The goal has always been: to make development as efficient as possible without compromising on the quality of the results.

• 延伸閱讀
  • 電泳優化 (下)
  • 電泳優化 (上)
  • PreonLab光滑粒子分析 CPS與自適應細化功能應用
  • AVL PreonLab 5.1 Release
  • AVL PreonLab 無網格CFD模擬技術
  • 新版 PreonLab 5.1 發布: 更貼近真實應用
  • 新版PreonLab 5.2 無網格光滑粒子流場分析

這篇文章 從噴嘴到排水系統：PreonLab助力洗碗機全流程設計模擬 最早出現於 星恆科技有限公司。

我們專注於直面挑戰，提供強大且創新的解決方案，確保每一項技術都經過精心優化，以實現卓越的品質與性能。

探索我們的解決方案，了解如何為您的創新提供強勁動力！

Material exploration：透過電化學與機械性質模擬優化電池設計

電動車電池 的材料選擇與製造工藝對其性能、安全性和壽命具有關鍵影響。從電極成分到微觀結構的優化，每一個元件與製程步驟都決定了電池的整體效率。因此，深入理解並精確調整這些因素，對於推動電池技術進步與滿足高效能儲能需求至關重要。

Digimat 提供突破性的模擬平台，能同時分析電池的電化學與機械性質。該工具考慮了電池各組件的多樣材料特性與製造過程的複雜性，使 CAE工程師 能夠精確設計最佳解決方案。其虛擬測試與性能優化能力，不僅能縮短開發週期、降低成本，還能幫助製造商以更高的信心推動創新。

透過與Fraunhofer ITWM合作，Digimat整合了「電池與電化學模擬工具」(Battery and Electrochemistry Simulation Tool , BEST)，進一步強化電化學模擬功能。BEST 能夠精確建模離子傳輸、導電性與過電位等關鍵現象，幫助工程師優化電池設計，在提升性能的同時，大幅減少傳統試錯實驗的成本與時間。

MSCOne 解決方案

• Digimat-FE：數位化材料，深入理解以加速其開發
• HxGN Digital Materials：釋放材料潛能，推動創新發展

Thermal management：熱管理優化電池性能

電動車電池熱管理對於電動車的性能與安全至關重要，將電池維持在理想溫度範圍 20-30°C，可確保高效運行、穩定功率輸出，並減少電池老化。然而，過高的溫度會縮短電池壽命，甚至導致熱失控，增加爆炸風險。因此，設計高效的熱管理系統越來越受到重視，這會需要多物理場模擬工具（如CFD計算流體力學工具與1D系統建模）進行輔助開發，藉此優化電池性能。

這些模擬工具可快速評估設計選項與運行場景，確保系統性能的可靠性，模擬不僅降低開發成本，還能在設計初期排除低效方案，減少對實體原型機的依賴。高精度的CFD模擬，結合廣受認可的電化學電池模型（如P2D Doyle-Fuller-Newman模型或高效的等效電路模型），能夠準確預測熱產生、熱傳播及冷卻系統性能。

此外，透過FMI（Functional Mockup Interface），可與來自第三方的FMU（Functional Mockup Unit）進行整合，進一步提升電池模型的準確性。這些模擬技術可在系統層級進行最佳化，例如在不影響性能的前提下降低重量，且無需破壞電池原型或搭建昂貴的專業測試設備。

MSCOne 解決方案

• Cradle CFD：熱流體模擬，整合電池電化學分析
• Elements：1D 系統建模，支援與 3D CFD 的 FMI/FMU 耦合
• CoSim：多物理場聯合模擬

Battery safety：電池安全性

電動車電池安全性是全新電池模組/電池包設計過程中必須儘早評估的關鍵因素，在這一階段，模擬技術成為強大的工具，幫助設計師快速分析並應對熱失控等嚴重問題。

熱失控指的是電池單元進入自發加熱狀態，可能引發熱鏈反應，迅速擴散至鄰近電池單元，進而影響整個電池模組/電池包，對乘客構成潛在的生命威脅。與其進行昂貴且危險的物理測試，不如利用 CFD（計算流體力學）分析來高效模擬熱失控的傳播過程。這些模擬可基於加速速率熱量計（ARC）測試數據，準確考量電池單元的實際物理特性，以精確模擬熱失控狀態下的熱量產生與傳播行為。

在確定電池單元特性後，即可針對不同的電池模組/電池包設計與各種熱失控情境進行模擬分析，評估影響範圍與溫度分布，並幫助設計有效的防護措施，以降低傳播風險，減少對車輛與乘客的潛在危害。

MSCOne 解決方案

• Cradle CFD：熱流體模擬，整合電池電化學分析
• CoSim：多物理場聯合模擬
• Marc：針對非線性結構與熱管理的通用解決方案

Durability and integrity：電池耐用性與安全性

電動車電池不僅是車輛的動力來源，也是成本最高的元件。此外，全球各地的法規要求車廠為電池提供長達10 年的保固，使電池的耐用性承受極大壓力。電池召回不僅成本高昂，還可能損害消費者對整個車系的信任，不僅限於受影響的車型。因此，及早發現潛在設計缺陷至關重要，而廣泛應用模擬技術便是關鍵解方。

透過模擬技術，即使在尚未製造實體原型前，也能讓電池經受最嚴苛的振動與溫度變化測試，快速識別熱點與薄弱連接點，並及早採取補救措施，以防止實際問題發生。

早期設計探索也能確保這一關鍵元件的安全性，無論是機械衝擊（例如來自車底的撞擊），還是熱管理（例如最佳化排氣閥的數量與位置），都能透過模擬技術進行最佳化，確保電池系統的可靠性與安全性。

MSCOne 解決方案

• CAEFatigue：普及化的疲勞分析技術，讓更廣泛的工程師能夠高效進行電池耐用性評估
• MSC Nastran：通用的結構模擬解決方案

System level integration：整合式設計，提升性能與效率

電動車電池為電動車等複雜系統提供動力，而系統的整體性能取決於各子系統之間的互動。因此，系統級整合是早期設計階段做出正確決策的關鍵，能夠加速開發週期並提升設計效率。

在整合式設計 Elements 平台中，您可以將電池、電氣系統、控制、熱管理、機械、液壓等多個物理領域整合到單一模型中。這些模型能夠在數秒內運行完整的駕駛循環測試，讓您能夠快速模擬多種情境，找出符合需求的最佳參數組合。

當元件設計完成後，您還可以將來自 Adams 和 Cradle CFD 的 FMU（Functional Mockup Unit） 整合至 Elements，進行設計驗證，確保系統在不同條件下的穩定性與可靠性。無論是開發初期的概念設計，還是後期的系統驗證，Elements 都能滿足您的系統整合需求，讓開發流程更加順暢高效。

MSCOne 解決方案

• Elements：1D 系統建模，支援與 3D CFD 的 FMI/FMU 耦合
• Cradle CFD：熱流體模擬，支持FMI/FMU耦合
• Adams：多體動力學模擬

Manufacturing：電池製造

電動車電池製造涉及從單個電芯到完整電池模組的多個階段，每個元件與子組件都必須經過精密設計，以確保在複雜系統中穩定運作。此外，多個精密製造步驟對於電池系統的品質、可靠性與性能具有重要影響。

製造流程模擬在優化零件幾何形狀與製造工藝方面發揮關鍵作用，不僅能夠提升品質與效率，還能夠預測並減少缺陷、管理熱應力問題，並有效降低成本。透過模擬金屬成形、接合、箔材焊接、電池殼體焊接、導體焊接、模組外殼組裝等製程，製造商能夠提升產品質量、優化生產流程，並加速規模化與自動化，最終降低材料浪費，並加快高性能電池的交付速度。

MSCOne 解決方案

• HxGN Virtual Manufacturing：製造流程模擬解決方案，提升製造精度與效率
• Marc：通用製造應用解決方案，支援多種製造技術與工藝

Cell inspection：電池檢測與開發

在汽車及其他電氣化車輛（EV）中，電池是最昂貴且攸關安全的關鍵元件，同時對車輛續航力影響最大。如果電池品質不佳，可能會導致快速衰退，影響使用壽命與安全性。目前，市面上最常見的電池技術是鋰離子電池（LIBs），其結構完整性必須透過最先進的電池檢測技術來確保最高可靠性。此外，消費電子產品對於高能量密度電池的需求更為嚴苛，近年來的事故更突顯了確保電池安全性的必要性。

除了成熟電池技術的生產，電池研發（R&D）也是熱門領域，研究挑戰涵蓋從電池設計到元件微結構分析等多個層面。科學家們正致力於優化鋰離子電池的陽極與陰極材料，同時探索全固態電池等新概念，由於這些技術仍處於開發階段，其內部結構尚未確立，仍需進一步研究與驗證。

透過電腦斷層掃描（CT Scan），可對 18650 鋰離子電池 進行虛擬切割，以深入分析其內部結構，特別是陽極懸垂（Anode Overhang）區域。此技術可非破壞性地檢測電池內部的結構完整性，評估陽極與隔離膜的對齊情況，並識別可能影響電池性能與安全性的缺陷，例如材料分層、電極錯位或應力集中區域。

這項高精度分析有助於優化電池設計、提高製造質量控制，並最終提升電池的壽命、效率與安全性。

Hexagon 解決方案

• 電池陽極懸垂分析（Anode Overhang Analysis）

MSCOne 全方位解決方案 (Token制)

MSCOne 集結了最先進的分析軟體，使用 Token ，您可以更彈性地探索無限可能，不再局限於單一軟體，各領域的整合與同步進行已經是現在的趨勢。

Equip your organisation with the flexibility to allocate simulation resources to any team or site, giving you greater agility to respond to engineering priorities.

MSCOne offers designers and engineers a smarter way to access a huge array of world-class CAE simulation software all from one flexible, subscription-based platform.

想做流場分析、又想做結構分析?

沒有前處理軟體 、 擔心剛接觸不會用 ?

MSC MSCOne 提供 CAE工程師 需要的各種分析軟體，並能利用 Token 靈活切換使用。

加入 MSCOne 的優勢：

• 加速優化：利用以前沒有購入的軟體，帶給產品更好的進步

Accelerate innovation in your product line by taking advantage of simulation solutions that your company did not have access to previously.

• 提高生產力：建立一個靈活的分析環境，讓您的分析軟體隨著產品的階段而不同

Improve productivity and create a flexible environment, as your project and CAE needs mature or change.

• 降低財務風險：因應您的工程需求可以靈活分配使用量，且更靈活的響應工程優先事項

Reduce financial risk with the ability to increase or decrease capacity as your engineering needs change.

• 降低成本：原本因為預算考量或需求量不大而不能使用的軟體，都可以開啟並使用

Reduce cost and access infrequently used CAE applications that might otherwise be difficult to justify commercially. Consolidate your CAE software suppliers to most effectively stretch your limited budget.

可以使用的不單只有 MSC 的軟體，也包含了來自各方合作夥伴的工具 ，其目的就是為了提供使用者最靈活最經濟的方案 ，可以租用短期 Token ，也可以買斷永久 Token 。

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延 伸 閱 讀

• 電動車電池 安全性與效能 – MSCOne
• MSC 透過 Token 制度整合的分析平台 MSCOne

這篇文章 頂尖電池製造商都在用CAE?淺談電動車電池設計 CAE工程師必看 最早出現於 星恆科技有限公司。

隨著移動和運輸系統的電氣化程度越來越高， 電動車電池 的設計和熱管理已經成為原始設備製造商和系統供應商的首要考量，他們希望在產品中提供頂級的安全性能，而電池的熱量生成與熱失控特性，則是影響電動車使用體驗與安全性的關鍵因素。

本篇內容將介紹基於MSC的多物理場分析技術，包括一維系統工具Elements和三維CFD熱流工具Cradle CFD，並針對新能源電池行業面臨的挑戰，提出電池熱失控的分析解決方案，並通過實例進行詳細說明。

認識MSCOne：Cradle CFD

Cradle CFD 作為多物理場計算流體動力學的高效工具，可以顯著提升設計、研究與製造的效率和生產力，以MSCOne的方式使用，更添加了許多彈性與整合。為了確保鋰電池達到最佳性能、安全性與使用壽命，鋰電池必須在特定的溫度範圍內運行。因此，電池系統的熱管理顯得尤為重要。此外，在模擬中對實際電池單元進行真實物理建模的成本非常高，這也對設計提出了不小的挑戰。

Cradle CFD 為電池熱管理提供了兩種模型選擇：RC模型和P2D模型。

電池的RC模型

RC模型提供了一種快速且準確的電池建模方法，是基於等效電路模型（Equivalent Circuit Model）的一種簡化方式，不需要對電池的物理細節進行精確建模。

核心原理：

RC模型利用簡單的電路元件，如電阻（R）和電容（C）的組合，來模擬電池的工作狀態及響應特性。

• 開路電壓（OCV）：作為模型中的基礎電壓來源，反映了電池在穩態下的電壓特性。
• 電阻和電容組合：多個電阻與電容串並聯組成的網絡，用來模擬電池的瞬態響應和熱行為。

優點：

1. 快速建模：不需深入了解電池內部的物理結構，只需參數化特性即可建立模型。
2. 準確預測：能有效地模擬電池在不同工況下的輸入與輸出功率，以及隨時間的熱生成響應。
3. 成本低廉：相較於多物理場仿真，RC模型的計算資源需求更低，適合進行大規模熱管理分析。

適用範圍：

RC模型特別適合需要快速預測電池性能的應用場景，如電動車動力電池模擬、大規模電池模組的熱管理設計以及初步方案驗證等。

電池的P2D模型

P2D模型（Pseudo-2D Model，擬二維模型）是一種基於物理方程的精細化電池建模方法，專注於模擬電池內部微觀尺度上的行為。

核心原理：

P2D模型結合了一系列物理方程，模擬電池內部的物理和化學過程，包括：

1. 固體中的電荷守恆方程：描述鋰離子在電極顆粒內部的傳輸行為。
2. 液體中的電荷守恆方程：模擬電解液中離子的遷移和分佈。
3. Butler-Volmer方程：計算電化學反應動力學，模擬電流密度與過電位的關係。
4. 固體中的擴散方程：模擬鋰離子在固體電極中的擴散過程。
5. 液體中的擴散方程：模擬鋰離子在電解液中的擴散行為。

特點與優勢：

1. 高精度：基於物理和化學機制，能夠精確預測電池內部的微觀狀態，包括鋰濃度分佈和電場特性。
2. 全方位分析：可模擬電池的充電速率、輸出電壓、熱量生成等多項性能指標。
3. 微觀解析：適用於研究電池內部材料行為和設計細節，幫助優化電池性能。

適用場景：

P2D模型特別適合需要高精度模擬的應用，例如：

• 新型電池材料的設計與開發。
• 鋰離子電池內部機制的深入研究。
• 高性能電池單元的精密熱管理和結構優化。

挑戰：

由於涉及多個複雜方程，P2D模型的計算成本較高，通常需要更多的計算資源和時間，適合用於精細化研究或高性能設計的後期階段。

認識MSCOne：Elements

Elements 是一款專為 1D 系統模擬設計的軟體，內建多學科元件庫，是一個功能強大的跨領域模擬工具，透過 Elements使用者能輕鬆建立高精度、多領域的模擬模型，快速進行設計方案分析，評估系統性能以及方案的可行性。

Elements 採用直觀的拖放式建模連接方式，讓多領域元件的建模變得更簡單，它涵蓋多種學科，使用者可以在單一軟體中建立複雜的跨領域模型，輕鬆解決機械、電氣、熱力、液壓、氣動等多種因素引起的系統級問題。

Elements 受益於海克斯康的 SmartFMU 技術，可以與其他海克斯康產品（如 Adams、Cradle、Easy5 等）無縫互聯。同時，Elements 也支援傳統 FMU 功能，其介面對非海克斯康工具完全開放。Elements 提供強大的模擬分析能力，能應用於機器人、能源、包裝與物流、汽車、航太、重型機械等領域的系統整合分析。

熱失控分析

針對熱失控的模擬挑戰，主要問題如下：

1. 熱失控是一個隨溫度升高而加速的過程，會釋放大量能量，進一步升高溫度。
2. 若單個電池過熱，可能導致熔毀擴散，最終破壞整個電池組。
3. 提早檢測熱失控非常重要。

本文針對上述問題，使用MSCOne，結合 Elements 與 Cradle CFD 的耦合模擬，提出解決熱失控模擬分析的方法。
透過 FMI 連接策略，電池模型的系統級建模使用 Elements，熱模擬則採用 Cradle CFD 的 scFLOW。Elements 根據 scFLOW 計算出的每個電池的溫度，動態計算其發熱量，並將每個電池的發熱量實時傳遞給 scFLOW，這種即時耦合方式，有效分析整個電池包在熱失控過程中的行為。

新能源電力電子系統的小型化對於溫控提出了更高的要求，主要挑戰包括以下幾點：

1. 高功率與小型化設計的熱管理
   隨著功率的提高和尺寸的縮小，必須進行有效的熱管理以應對高熱密度，確保系統穩定運行。
2. 印刷電路板溫度分布評估
   精確估算印刷電路板的溫度分布，並考慮元件由多種材料構成的特性，以防止過熱導致的元件故障。
3. 冷卻方法研究
   探討風扇、散熱器、水套等冷卻設備的有效性，找到最適合系統需求的解決方案，以提高散熱效率。
4. 水套冷卻效率與壓力損失評估
   在設計水套時，需評估其冷卻效率，同時考慮壓力損失，以及變速箱和變速器的熱效應對整體系統的影響。

這些挑戰要求針對性地採用先進的模擬與分析工具，以實現高效的熱管理和可靠的系統運行。

MSCOne：Cradle CFD可以做到的事：

1. PICLS 簡單快速地評估印刷電路板的熱設計
   PICLS 提供了一種高效且直觀的工具，用於快速驗證印刷電路板的熱設計效果，幫助工程師節省設計時間。
2. Cradle CFD 高效分析電子設備
   Cradle CFD 無需繁瑣的 CAD 模型清理，內建實用的熱設計零件，並且具有良好的操作性，大幅提升電子設備熱設計分析的便利性。
3. 模擬電力電子設備的溫度分布
   Cradle CFD 可以精準模擬電力電子設備（例如 IGBT 模塊）的溫度分布，確保設備運行在最佳溫度範圍內，提升性能與可靠性。
4. 評估冷卻能力
   Cradle CFD 可分析熱流，幫助評估風扇、散熱器或水套等冷卻設備的效能，提供更優化的冷卻設計方案。
5. 揭示熱路徑與瓶頸
   Cradle CFD 能清楚地揭示電力電子設備的熱傳路徑，幫助工程師快速定位熱流的瓶頸，改善熱管理設計。

文章擷取於 https://mp.weixin.qq.com/s/4lP-vs-LRVPMFnobGoUCyg

MSC 開發 MSCOne 集結了最先進的分析軟體，使用 Token ，您可以更彈性地探索無限可能，不再局限於單一軟體，各領域的整合與同步進行已經是現在的趨勢。

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計算流體力學（英語：Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）是21世紀流體力學領域的重要技術之一，使用數值方法在計算機中對流體力學的控制方程式進行求解，從而可預測流場的流動。 在複雜且成本高昂的汽車製造業的建立過程中，設計優化階段採用可靠的分析模擬工具已經被大量驗證其有效程度，汽車行業的各個知識領域和階段均在尋找有效的模擬解決方案本文以電泳塗裝過程為例，透過 AVL 的虛擬驗證工具 Preonlab，可以對多種設計參數進行優化，例如油箱尺寸、電泳過程中白車身的運行軌跡、速度以及幾何細節。

使 用 Preonlab 的 優 勢

Preonlab 是一款無網格的 CFD 分析工具，不受限於複雜的前處理過程、或是移動網格的生成手法，對於涉及複雜幾何與動態過程的模擬具有先天的優勢，重要功能特色有以下幾點：

◆ 連續粒子尺寸設置 (Continuous Particle Size, CPS)

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◆ 基於 Keyframe 功能的運動規律定義

◆ 通過後處理傳感器 (sensor) ，進行受力、液體分佈、濕壁位置等分析

◆ 基於 Preonlab 的 python API：PreonPy，提升建模與後處理的效率

◆ Preonlab 可以輸出真實感的渲染效果動畫

Advantages of Using PreonLab

PreonLab is a meshless CFD analysis tool that avoids the complexities of traditional preprocessing or the generation of moving meshes. It is particularly advantageous for simulating scenarios involving complex geometries and dynamic processes. Key features include:

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PreonLab 的 運 作 方 式

與傳統的計算流體動力學 (CFD) 不同，PreonLab 的模擬採用無網格技術。這不僅簡化了模型的建立過程，也在模擬牛頓流體和非牛頓流體時提供了快速且高效的處理時間。不論您是進行趨勢分析還是尋求精準的預測，PreonLab 都能滿足需求。

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在不犧牲結果品質的前提下，使開發過程儘可能高效。

How PreonLab Works
In contrast to classical CFD, the simulations in PreonLab are meshless. This not only simplifies model creation. It gives you short and powerful turnaround times when simulating Newtonian and non-Newtonian fluids. Regardless of whether you want trend analysis or precise predictions.

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電泳優化 – AVL Preonlab CFD計算流體力學 流體分析

何為電泳塗裝？

電泳塗裝 (electro coating) 是利用外加電場使懸浮于電泳液中的顔料和樹脂等微粒定向遷移並沉積于電極之一的基底表面的塗裝方法。 電泳塗裝的原理發明于是20世紀30年代末，但開發這一技術並獲得工業應用是在1963年以後， 電泳塗裝是近30年來發展起來的一種特殊塗膜形成方法，是對水性塗料最具有實際意義的施工工藝。 具有水溶性、無毒、易于自動化控制等特點，迅速在汽車、建材、五金、家電等行業得到廣泛的應用。

制 作 工 藝

電泳塗裝是把工件和對應的電極放入水溶性塗料中，接上電源後，依靠電場所産生的物理化學作用，使塗料中的樹脂、顔填料在以被塗物爲電極的表面上均勻析出沉積形成不溶于水的漆膜的一種塗裝方法。

電泳塗裝類型：

電泳工藝分為陰極電泳和陽極電泳兩種類型，其中由於陰極電泳塗層具有更高的耐腐蝕性，因此在汽車行業中被廣泛應用，典型的陰極電泳工藝通常包括以下幾個步驟：

1. 除油 (Degreasing)

2. 冲洗 (Rinse)

3. 磷化 (Phosphating)

4. 冲洗 (Rinse)

5. 電泳塗裝 (E-coating)

6. 冲洗 (Rinse)

7. 排水 (Draining)

8. 烘乾 (Baking)

在整個流程中，與 CFD 模擬相關的主要步驟包括前處理(如磷化)、電泳塗裝，以及各個冲洗過程，流程中的多個步驟都涉及車身在液體中的浸入和拖出，這些步驟也是本文分析的重點所在。

流體分析

典型的電泳塗裝工藝流程

電泳優化 – AVL Preonlab CFD計算流體力學

在整個電泳工藝過程中，白車身首先會被浸入液體中(如水、磷化液、其他預處理液或電泳塗料液)，接著，白車身按照預設的路徑進行平移與旋轉操作，最後被拖出液面。 為了避免液體殘留在工件表面進而污染下一工序的液槽，車身在轉移至下一步驟前需完成有效的排液。

液槽的尺寸需與工件尺寸相匹配，通常在約 400m³ 的空間內完成塗裝過程。 下方影片展示了位於 寶馬慕尼黑工廠 的電泳塗裝工藝流程：

在整個電泳塗裝工藝中，除了涉及電泳現象的電泳底漆塗覆步驟之外，其餘所有過程均可通過 PreonLab 進行精確的模擬，PreonLab 可以在不考慮電泳現象的前提中，對塗裝工藝中的流體力學現象進行建模與預測。 特別是對於液體的流動與排出過程，PreonLab 提供了高效且準確的分析工具，能幫助工程師優化工藝設計，這是傳統CFD較困難達到的效果。

電泳優化 – AVL Preonlab CFD計算流體力學

下方的影片展示了 PreonLab 對該過程的模擬結果，清晰呈現了液體行為與排液效果：

由於車身上存在許多尺寸較小的孔洞，為了準確模擬這些孔對液體流動的影響，必須在模擬過程中採用足夠小的粒子尺寸。 然而，正如影片中所展示的，液槽的尺寸非常大，整個工藝過程中涉及的液體量極其龐大，如果對所有液體均採用如此細小的粒子尺度進行求解，將大幅提高計算資源的需求與計算時間，這在工程應用中是不切實際的。

因此，需要在模擬中採取適當的數值方法，例如局部細化或混合解析策略，以平衡模擬精度與計算效率，確保在關鍵區域提供精確的結果，同時減少對整體計算資源的耗用。

為了滿足工程應用中的效率需求，模擬流程需要具備智慧化的粒子細化與合併功能，PreonLab 中的 連續粒子尺寸（CPS）演算法正好能很好地實現這一點。 CPS 演算法允許模擬中根據需求動態調整粒子的尺寸，使得在需要高精度的區域進行細化，而在較大範圍或不敏感區域進行粒子合併，從而有效平衡模擬的精度與計算效率。

下方影片展示了 PreonLab 的連續粒子尺寸方法在電泳塗裝工藝中的應用，直觀地展現了該技術如何針對不同區域的需求進行粒子尺寸的動態調整，並大幅提升了粒子法模擬的效能與靈活性，真正改變了粒子法仿真的運作方式。

為了充分發揮 連續粒子尺寸（CPS）算法 的優勢，我們在示例中採用了 近壁面粒子細化 功能，當粒子接近幾何結構時，該功能會自動對粒子進行細化，從而能夠更精準地捕捉複雜幾何結構附近的流動特性，這種方法確保了在關鍵區域的模擬精度，同時避免了對整體計算資源的過度消耗。

下方影片演示了 PreonLab 基於幾何結構進行粒子細化的功能，生動展現了粒子隨著靠近壁面而逐漸細化的過程，以及這一功能如何幫助模擬更加精確地處理複雜幾何結構周圍的流動行為。

電泳優化 – AVL Preonlab CFD計算流體力學

PreonLab 的 分 析 結 果 與 後 處 理

在使用 PreonLab 進行 電泳 過程模擬後，可以通過內置的強大後處理工具對結果進行深入分析，本次模擬中，主要使用了以下後處理工具：

1. Wetting Sensor（濕壁傳感器） 用於監測白車身表面被液體覆蓋的情況，幫助評估浸入和拖出過程中的濕潤效果。

2. Force Sensor（受力傳感器） 用於測量車身在液體中運動過程中所受的流體力，為優化工藝設計提供參考數據。

3. Volume Sensor（體積傳感器） 用於計算特定區域內的液體體積變化，幫助分析排液效率以及避免液體殘留的情況。

這些工具協同工作，為 電泳 工藝的優化提供了多維度的關鍵數據支持。

星恆擁有可靠的技術與人才，有任何相關問題都歡迎來信或來電討論指教，幫您量身打造符合需求的解決方案。

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不同的 結構 材質擁有不同的 熱傳導 系數，組成兩層以上的牆，以下稱為複合結構牆。

圖1為一面三層的複合結構牆，並假設整面牆均勻加熱，溫度變化只存在於法線方向，當結構牆達穩態時，溫度分布僅取決於壁厚，每一層 結構 因不同 熱傳導 系數導致溫度梯度(斜率)不同，圖1中紅線為溫度分布結果。

在穩態中，熱通量已知為：

重新排列後：

其中：

Q 熱通量

Τ₁ to Τ₄ 不同結構層交界面的溫度

χ₁ to χ₄ 不同結構層的厚度

κ₁ to κ₄ 不同結構層的熱傳導係數

A 邊界的表面積

使用者可以在壁面上設定熱通量或溫度做為邊界條件。在 PreonLab 中，當牆面有兩層以上時至少需要兩個求解器，同時交互求解共軛熱傳模型(CHT, Conjugate Heat Transfer)。

5個案例由簡單至複雜，表面積A皆為1平方公尺，結果以百分比型式的相對誤差呈現。

案例1 單層牆面

依照方程式(1)，熱通量為：

其中：

κ₁ = 1Wm^-1κ^-1

χ₁ = 1m

Τ₁ = 10℃

Τ₂ = 0℃

熱通量理論值為10 W/m²，且隨著法線方向的溫度分布為：

在 PreonLab 中，使用粒子大小20mm之熱通量Q₁計算結果為10.07 W/m²(0.7%)。

圖三中包括溫度分布結果與比對圖。

案例2 兩層牆面相同材質

增加一層相同材質的結構，以測試最簡單的CHT多求解器。

熱通量為：

其中：

κ₁ =  κ₂ = 1Wm^-1κ^-1

χ₁ = χ₂ = 0.5m

Τ₁ = 10℃

Τ₃ = 0℃

在交界面上的溫度可視為：

熱通量理論值為10 W/m²，且Τ₂ = 5℃。於PreonLab中，第一層牆面的左側是使用流體求解器，右側則使用結構求解器，使用粒子大小20mm的計算結果為：

Q₁ = 10.05W/m² (0.5%)

Q₂ = 9.24W/m² (-7.6%)

Τ₂ = 4.87℃ (-2.6%)

 PreonLab 也接受在不同求解器中設定不同的顆粒大小，以下為左側25mm，右側50mm的計算結果：

案例3 兩層牆面兩種材質

邊界條件為：

χ₁ = χ₂ = 0.5m

Τ₁ = 10℃

Τ₃ = 0℃

κ₁ = 1Wm^-1κ^-1

方程式(5)與(6)可以用來計算熱通量與溫度，其中溫度分布可以表示為：

下表列出不同 熱傳導 系數或粒子大小對應的計算結果：

圖八顯示當為不同 熱傳導 系數時的結果(4, 10, 100)，符合高熱傳導系數導致交接面溫度較低的趨勢。

案例4 單層結構與熱通量邊界

將固定溫度邊界改為固定熱通量邊界。

依照方程式(3)獲得溫度結果：

其中：

κ₁ = 1Wm^-1κ^-1

χ₁ = 1m

Τ₂ = 0℃

Q = 10W/m²

依上述邊界可獲得解析溫度結果Τ₁ = 10℃。在 PreonLab 中，以顆粒大小20mm計算可得左側溫度結果為9.91(-0.9%)。

溫度分布結果與對比圖請參考圖十。

案例5 雙層結構、不同材質與熱通量邊界

將 結構 增加到雙層，並擁有不同的 熱傳導 系數，使用熱通量做為邊界條件進行計算對比。

依照方程式(5)獲得溫度結果：

其中：

κ₁ = 1Wm^-1κ^-1

κ₂ = 10Wm^-1κ^-1

χ₁ = χ₂ = 0.5m

Τ₃ = 0℃

Q₁ = 18.2W/m²

結構左側的解析溫度為10℃，在 PreonLab 中，以顆粒大小20mm計算可得左側溫度結果為9.96(-0.4%)。

溫度分布結果與對比圖請參考圖十二。

結論

根據反覆的驗證與測試， PreonLab 針對複合結構牆的求解器可以獲得良好的結果，其中包含共軛熱傳分析，不同顆粒大小的材質也不會影響求解，更能準確的支援溫度邊界與熱通量邊界。

因此我們可以說 PreonLab 計算多種 結構 材質之間的 熱傳導 是有效且精確的 。

參考文獻

[1] Lewis, R. W., Nithiarasu, P., and Seetharamu, K. N., Fundamentals of the finite element method for heat and fluid flow. 2004, John Wiley & Sons.

PreonLab 本文更多說明可參考

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