1. 公司与产品简介

PowerFLOW是EXA公司基于LBM（格子-波尔兹曼方法）开发的CFD 求解器。LBM相对于FVM（有限体积法）的先进性使PowerFLOW具有无需简化复杂的CAD 模型、全自动生成笛卡尔网格、非定常模拟、几乎线性的并行效率、精确度极高等优点。

另外它还具有在初始结构上增加并减少部件方便地进行参数化研究、利用同一个模型可以进行空气动力学、气动声学和热管理等多学科模拟等独特优势。

对CAD无需做任何修改和简化、网格自动生成、专业化的咨询服务团队服务使得PowerFLOW®变得非常易于使用，让企业使用CFD软件的门槛降到最低。这使PowerFLOW®已经成为全球顶尖地面交通工具公司在气动、噪声及热管理等方面数值模拟的首选软件。它能为空气动力学优化提供一个真实的数字风洞求解，在全球占有统治地位。PowerFLOW进行内外空气动力学模拟的独特优势已经使得Exa成为该领域的领先者。

达索于2017年收购Exa公司后，PowerFLOW属于达索仿真SIMULIA品牌，与达索结构、电磁以及优化平台形成系列的解决方案。PowerFLOW 可为多个领域提供已验证过的解决方案，通过模板化的最佳实践分析标准，帮助用户做多学科、多目标的优化设计和开发。目前，PowerFLOW 最新—代产品 PowerFLOW 已更新至第六代求解器。其中，LBM 碰撞算子的专利改进，可更进—步减小数值耗散，进而进—步提升从气动力学，到气动声学，到热学； 从低马赫数，到近音速再到跨音速在内的各个应用领域的仿真精度。

2. 主要应用与功能

独特的、天然瞬态的、基于格子波尔兹曼的物理模型使得PowerFLOW运行的仿真计算能够精确预测真实世界的状态。使用PowerFLOW工具包，工程师在开发流程初期早于样机制造前就能够评估产品性能——此时改型能够最显著地影响设计和预算。

SIMULIA PowerFLOW 可以提供以下领域内广为验证的仿真解决方案：

外流场：气动效率、车辆操控性、除尘和水管理、面板变形、驾驶动力学

风噪声：乘客舱风噪声、底盘风噪声、缝隙 / 密封风噪声、后视镜、啸叫和单—频率的噪声、天窗和侧窗颤振、路过 / 远场、冷却风扇噪声

热管理：冷却气流、热保护、制动器冷却、驾驶循环仿真、熄火浸置、电器及电池冷却、进气温升/进气口布置

环境控制：乘客舱舒适性、空调箱和分风系统性能、HVAC 系统和风扇噪声、除霜除雾

动力总成：动力总成冷却、排气系统、冷却水套、发动机缸体

污水管理：A 柱溢流，灰尘堆积、轮胎甩水

2.1 空气动力学

PowerFLOW包括一个全尺寸数字风洞–可以显著减少模拟设置所需要的时间。在产品开发过程的初期，在概念和设计选择期间，许多客户都已经完全使用PowerFLOW的数字风洞开发来代替传统缩比例模型的风洞实验开发。

数字风洞也能进行完全的道路模拟，例如带有旋转车轮和移动地面的模拟(这是基于PowerFLOW开发的另一个优势，因为一般在缩比例风洞中不能进行这些开发)。

该数字过程的一个重要优势是能在开发的初期就使用具有所有细节的模型，包括发动机舱内和车身底部细节，进行各种模拟。在这种方式下，进行空气动力学开发的同时也考虑了冷却气流的要求——而传统的开发过程是在确定了汽车的外形之后再单独考虑冷却气流的要求，这就使得修改困难而且费用高。

利用PowerFLOW进行卡车分析优化，大大降低整车风阻系数

2.2 气动声学

PowerFLOW可以模拟流场及固体壁面附近的瞬态流动，同时精确捕捉产生于流动区域内外的湍流噪声源并模拟其传播过程。PowerFLOW能够模拟风扇和鼓风机的真实旋转，且该旋转动网格技术已申请相关专利。另外PowerFLOW还能够准确模拟材料的吸声特性，称之为声学多孔介质模块(APM)。

PowerFLOW本身可以用于纯声场的模拟，在高频段准确的捕捉噪声的传播及衍射效应。PowerFLOW的结果包括瞬态的压力和速度场，可以通过SIMULIA优异的气动噪声后处理软件PowerACOUSTICS®准确识别噪声源。PowerACOUSTICS®可以为不同的气动噪声应用提供出色的解决方案。

PowerFLOW模拟的外流场和噪声载荷可以无缝的导入PowerACOUSTICS噪声传播模块(NTM)，用于研究驾驶室内驾驶员或乘客头部空间的风噪贡献。

PowerACOUSTICS可用于研究车身外形设计的缺陷，评价整车设计的噪声水平，评估风速、偏航角及不同声学包设计对噪声的影响。

PowerACOUSTICS包括以下四个模块：

信号处理模块（SPM）

用于在频域和时域中分析PowerFLOW的声压信号，并生成音频文件以便于通过听觉直接评估噪声水平。这一模块是绑定在PowerACOUSTICS基础使用许可证上的。

噪声传播模块(NTM)

可用于评估轿车、卡车及工程机械的内部风噪声水平，包括通过驾驶室和底盘的面板及密封部件传入的噪声。这一模块为可选项。

远场噪声模块(FFN)

用于评估高速列车、飞机及重型机械设备在移动或停车状态时产生的环境噪音。这一模块为可选项。

流动噪声识别模块（FIND）

够简单直观地指出任何几何结构的流动噪声问题根源并定量的评估噪声辐射声功率。这一模块为可选项。

可靠并经过广泛验证的解决方案

SIMULIA的气动噪声技术已经得到行业内部专家、学术合作伙伴及客户的认可，并通过合作的项目得到广泛验证。实验验证在很多先进的风洞和声学设备上进行，包括不同车型在不同测试工况(流速，偏航角)下的流场细节对比和内部噪声评估，以及近场和远场的麦克风噪声对比。针对不同的工程应用，开发完成了一系列融入最佳实践的计算模板，具有较高易用性和良好的计算精度。

PowerACOUSTIC的FIND模块，显示了高速列车转向架附近的噪声源

2.3 完整的热管理解决方案

传统的热设计很大程度上依赖于原型测试，无论是在热风洞中还是在有自然风流的道路上。测试过程非常昂贵，耗时且不灵活。由于发动机舱和车身底部气流的高湍流特性，使得热电偶仪表的物理测试非常困难，甚至无法预测。在风洞中，湍流的固有瞬态特性难以被可视化的，然而我们需要理解这些复杂的结构，并按需要放置到最佳的位置以保护车辆组件。

温度是与周围流体的传导、辐射和对流之间复杂相互作用的函数。准确预测这种热交换对仿真方法提出了重大挑战。

热平衡解决方案如下：

PowerTHERM®和PowerCOOL®耦合，提供了一套完整的、经广泛验证的数字化热管理解决方案。PowerFLOW独特的、天然瞬态的、基于LBM方法(Lattice Boltzmann Method)的算法使得它运行的仿真计算能够准确预测复杂的几何模型在真实世界里瞬态流场环境下的表现。PowerTHERM是一个全耦合、高精度的热传导和热辐射求解器。PowerFLOW和PowerTHERM的组合使得工程师能够准确预测并看到整车内外的流场和温度场。工程师们能够辨别出问题区域并提出改型建议以解决问题。快速的建模和仿真周期使工程师能够快速对基本模型做出设计改动，并评估改动后的热性能提升。

PowerTHERM®己被验证于解决很多的热管理问题，包括：

发动机舱热保护

制动器冷却

头闭发动机/熱浸

电器和电池冷却

空调系统性能

乘客舱舒适性

除霜除雾

3. 效益

更快的产品开发

 通过早期热评估改进设计

减少开发费用

 在整个开发流程中减少或消除对样机测试的需求

改善产品

 全面的、早期的热测试提升产品的可靠性与寿命

节省保修成本

 改进的热评估方法在设计早期辨别潜在的保修风险

提升效率

 通过保持在最优的热运行工况，提升汽车的效率

提高用户满意度

 通过分析乘客舱内的流场与乘员舒适性提高用户满意度

4. 客户评价

“PowerFLOW数字风洞已经被证明是可以进行空气动力学模拟的唯一可行的数字方法，因此它是我们进军整个数字化开发的关键部分。”

“可以同时运行多个程序，而且可以进行更多的新型设计，因此用更高效的工程测试过程代替耗时的实际测试是很重要的。”

——Hans Kerschbaum 空气动力学和热管理主管 宝马有限公司

“PowerFLOW已经成为尼桑公司进行气动设计优化的标准。 我们选择Exa公司作为我们的合作伙伴是基于其提供的强大服务，PowerFLOW的精度以及它进行气动模拟计算周期的快速性。PowerFLOW是我们设计过程的一个必备部分，被尼桑公司的设计和工程部门广泛使用，用于优化尼桑车辆的性能。”

——Kazuya Asao 车辆性能开发部气动工程组高级主管 NISSAN汽车有限公司

5. 全球客户

交通运输行业包括：汽车、商用车、工程机械 / 农用机械、列车、岸托车、赛车、军用车、客车、航空航天等。

基于PowerFLOW®独一无二的技术算法，各大著名的地面交通工具制造商奥迪、宝马、大众、戴姆勒-克莱斯勒、福特、日产、丰田、现代、雷诺、菲亚特、标志、保时捷、肯沃斯、曼、彼得比尔特、斯堪尼亚、沃尔沃卡车、一汽、上汽、泛亚、北汽、阿尔斯通、西门子、庞巴迪、川崎重工等都选用PowerFLOW®作为最主流的流体计算工具。

行业中与流体流动相关的众多设计问题均可通过 PowerFLOW 进行精确的仿真分析。使用 PowerFLOW，工程师可在产品设计及开发流程的初期，准确的评估产品性能，进而显著的减小设计成本，缩短开发周期。