5 天線設計平臺（ADF）

    傳統的設計方法中，容易出現以下的問題：

    傳統的方法效率低（費時、費成本）

    現成的第三方軟件仿真結果或者測量結果不能被利用

    單個天線、陣列天線、天線布局之間不能實現數據共享和重復利用

    現有仿真軟件沒有數據和工程管理功能

    現有仿真軟件沒有設計功能

    ADF是一個基于多算法環境的天線工作平臺，用戶可以根據自身的需求從中找到不同的建模工具，包括通用的和專用的模型，并且能夠把這些模型的程序結構綜合起來，作為組合方法來使用。

    ADF有天線設計功能，包括一些口徑面天線的設計和陣列天線的設計；ADF還包含專用的全波快速陣列天線分析方法，能夠快速對大型陣列天線進行仿真驗證。 

    ADF中對天線的分析與設計不僅包括天線在自由空間中的情況，還包括天線在安裝平臺上的情況，通過在同一環境中采用多個電磁建模工具來完成。實際使用中，用戶可以從天線或天線陣的設計開始，直至驗證它們在安裝平臺上的性能。 

    ADF具有項目管理和配置控制的功能，使其更適用于整個生產過程。當多人同時從事于一個項目時，就能保證信息的交換和數據的完整性，從而使工作更順利，結果更可靠。 

    ADF可以對模塊進行預配置，適合特殊應用（單天線設計模塊，陣列天線模塊，天線布局模塊），這些模塊都能通過一系列的附加功能進行擴展，組合成為一個更強大的系統。其他模塊可以根據用戶的要求來配置以滿足特殊需求。 

ADF的特點：

    導入第三方軟件計算或者測量得到的方向圖，自定義方向圖特性，導入并利用第三方軟件仿真得到的天線等效模型，可以直接讀入GRASP的模型，天線模型轉換功能—實現數據共享和重復利用。

    快速原型設計，只需要很少的計算機資源，詳細設計采用全波方法，采用數據導航樹實現數據和工程管理功能，基于服務器－客戶端體系結構。

    區別于一般的電磁仿真軟件，ADF不是一個以代碼為中心的設計工具，即它不僅僅涉及某一種仿真方法，而是一個集合了多種方法的工作平臺。在整個設計過程中，ADF以應用為中心，著重于計算結果以及如何采用多種方法以最有效的途徑獲得該結果。ADF強大的面向對象的內核提供了一種全新的計算管理機制，為用戶屏蔽所有計算細節，使用戶不必分散精力去做數據轉換，而能夠更自由地集中精力在天線設計和建模仿真問題上。 

    一般的電磁仿真軟件只關注單一的設計對象，ADF支持設計人員的整個設計流程。天線設計、天線陣列設計、天線在航天器等載體上的布局都可以一體化的考慮，在設計流程中可以運用模型轉換的強大功能，充分高效地利用已有的結果。

6 流體軟件（PowerFlow）

    PowerFlow產品自從開發成功以來，在短短5年時間里，已經被豐田、本田、大眾、奧迪等幾乎所有著名汽車廠商選用作為主要流體計算工具，PowerFlow為這些廠商基本替代了絕大部分價格昂貴的風洞試驗和散熱、噪聲試驗，并且銷售額每年在以40%的高速遞增。

    產品特點：

        - 高速的流體計算功能

            做整車的CAD流體分析時間小于5天；

            優化時間小于1天。

        - 無需修整的CAD模型

            考慮完全的外部特征、底盤特征和內部特征；

            所有設計細節完全考慮在內。

        - 準確的計算精度

            與風洞試驗曲線的完全吻合。

        - 同一個模型可用于多學科的優化

            例如汽車的流體動力學優化、氣動噪聲優化、散熱分析優化。

        - 可對研發流程進行優化

    主要應用：

        - 汽車：氣動阻力外形設計及優化、氣動噪聲和整車散熱、發動機散熱、除霜、剎車冷卻；

        - 高速鐵道機車：氣動阻力外形設計及優化、氣動噪聲和整車散熱、發動機散熱、剎車冷卻；

        - 建筑設計：虛擬風洞試驗；

        - 船舶武器設計：水下武器阻力外形設計及優化、水動噪聲計算。

空氣動力學 

    PowerFLOW是一個模擬工具，它能為空氣動力學優化提供一個真實的數字風洞?求解。PowerFLOW進行內外空氣動力學模擬的獨特優勢已經使得Exa成為該領域的領先者。它能對非常復雜的模型進行精確的空氣動力學模擬，在全球占有統治地位。

    PowerFLOW的主要特點求解快速、完全的幾何細節和瞬態分析–已經使得流體力學模擬成為一種真正可用于生產設計的工具，改變了空氣動力學開發的方式。例如，在汽車制造業，從PowerFLOW模擬中獲得的理解已經產生了重要的設計優化，提高了燃油經濟性（由于阻力系數低）和穩定性（由于升力系數低），同時也帶來了其它方面的改善，例如提高了乘員的舒適性，降低了零件的成本等。

處理真實的模型，使設計迭代更容易…    

 模擬所使用的幾何可以來自于CAD模型、造型概念工具或對真實物體的掃描，無需對幾何進行簡化或理想化。這大大減少了建立模擬模型所需要的時間。保留了所有的幾何細節是它進行空氣動力學研究的一個主要優勢，因為小的幾何細節常常會對汽車的空氣動力學特性產生重要的影響。它通常只需要花費幾天就可以創建一輛轎車的空氣動力學模型，包括完整的車底和發動機艙內的細節——比創建一個同樣的風洞模型所要求的時間要少得多（并能大大節省費用）。

    另外，Exa的獨特變形工具，PowerCLAY，允許您在原始模擬模型的基礎上進行快速高質量的幾何修改，因此允許通過實驗設計和其它優化技術對設計空間進行徹底的調查研究，并確定汽車的優化形狀。

Exa的PowerCLAY允許快速創建塊，易于進行空氣動力學設計優化

大量的數據

    PowerFLOW模擬的真實數據是眾多數據分析方法中是最容易明白的，它允許您顯示模型周圍所有點的流動特點。這就能使您找到空氣動力學問題區，例如分離流區或者表面壓力高的區域，可以看到車輛降低阻力和升力的完整圖片。在實際的風洞中，由于試驗數據采集的技術有限，這些信息大都不能得到。

    PowerFLOW中可用的空氣動力學分析技術包括：

        - 表面壓力圖象和表面流線顯示，以辨別出流動分離區，檢查出不受歡迎的高壓或低壓區。

        - 通過各個量，例如總壓的等值面獲得詳細的流動結構，或者流動區域內任意位置切面上的流動特性。

        - 動畫：PowerFLOW的模擬都是非定常的，而且可以通過許多強大的動畫技術來表現流動現象的瞬態發展。

        - 對車進行瞬態阻力和升力分析，包括各個單個部件對總力的貢獻。Exa獨特的阻力發展圖顯示了汽車的各個區域沿著各個幾何軸對阻力和升力的貢獻。

 

 Tatuus賽車的外部空氣動力學模擬。合作工程使得PowerFLOW的數據更容易顯示，使用PowerVIZ可以顯示模型表面以及汽車尾流各個斷面上的流態

數字風洞?

    PowerFLOW包括一個全尺寸數字風洞–這是進行空氣動力學模擬的一個綜合模板，可以顯著減少模擬設置所需要的時間。用戶只需要導入模型的所有幾何部件，定義高精度求解區，設置邊界條件，并定義測量區即可，然后準備開始模擬，包括全自動的網格生成過程。

    在汽車開發過程的初期，在概念和設計選擇期間，許多Exa的客戶都已經完全使用PowerFLOW的數字風洞開發來代替傳統縮比例模型的風洞實驗開發。

    數字風洞也能進行完全的道路模擬，例如帶有旋轉車輪和移動地面的模擬(這是基于PowerFLOW開發的另一個優勢，因為一般在縮比例風洞中不能進行這些開發)。

    該數字過程的一個重要優勢是能在開發的初期就使用具有所有細節的模型，包括發動機艙內和車身底部細節，進行各種模擬。在這種方式下，進行空氣動力學開發的同時也考慮了冷卻氣流的要求——而傳統的開發過程是在確定了汽車的外形之后再單獨考慮冷卻氣流的要求，這就使得修改困難而且費用高。

驗證 

    PowerFLOW能夠精確捕捉汽車真實的空氣動力學特性，這已經被我們客戶提供的各種真實案例以及各種科研案例所證實。這些實例大部分都進行了廣泛的試驗研究——表面油流顯示、表面壓力測量以及流場中的速度和壓力測量，而且都與PowerFLOW的模擬結果進行了廣泛的對比。客戶可以向Exa客服中心索要這些案例對比的完整文檔。

氣動聲學

    PowerFLOW是當今汽車工業用于氣動聲學模擬強而有力的CFD工具。我們的客戶使用PowerFLOW模擬各種各樣的氣動聲學現象，包括：

        - 風噪聲：車身表面的流體力學和聲壓波動。

        - 振動：由于天窗和側窗打開而產生的低頻蜂鳴聲。

主要優勢

    聲學現象被定義為可壓縮非定常問題，而只有PowerFLOW能夠適用于這種應用：PowerFLOW基于格子-玻爾茲曼方法，本身就是可壓縮非定常的。這允許PowerFLOW捕捉所有與汽車氣動聲學相關的關鍵流動現象。事實上，PowerFLOW不僅能夠捕捉流體力學和聲壓波動，而且能夠捕捉這些影響之間的耦合，這使得PowerFLOW成為該領域的一個獨特工具。

    PowerFLOW模擬總是非定常，時間精確的，因此它可以在流動域內，自動捕捉產生氣動聲學現象的壓力波動，這僅是PowerFLOW模擬的一部分。PowerFLOW中使用的時間步長通常都非常小，因此能夠捕捉到10KHZ及其以上的頻率。

后視鏡上的風噪聲研究，模型A(左)比模型B（右）的氣動尾流大得多空氣動力學模擬/氣動聲學模擬能夠快速識別出部件產生的風噪聲區域通過調整模型可以大大改善乘員的舒適性

風噪聲

    風噪聲問題一直是汽車客戶滿意度調查中抱怨最多的問題。隨著現代汽車中其它噪聲源，例如發動機噪聲和滾動噪聲的不斷降低，風噪聲問題的重要性愈加突出。

    我們的客戶可以使用PowerFLOW在車型開發初期探測到令人討厭的風噪聲聲源，并改善它們。以前如果在風洞中進行這些實驗將需要花費很長的時間。

    使用PowerFLOW可以模擬的風噪聲類型包括：

        - 汽車側窗、擋風玻璃和車頂周圍的中高頻寬頻帶波動。這些波動是由幾何細節導致的流動分離而產生的，這些幾何細節例如后視鏡、A柱和風擋雨刮器。PowerFLOW能夠預測汽車外部的氣動聲學噪聲源。通過與統計能量分析（SEA）工具相結合，也可以計算這些不同頻帶的噪聲源是如何傳播到汽車內部的，并能識別和去除這些噪聲源。

        - 汽車車身底部區域中的低頻波動。車身底部復雜的幾何細節而造成的流動分離是產生乘員在中高速下受到的低頻噪聲的主要原因。PowerFLOW能夠可靠地預測這些波動。這些波動可以作為結構分析工具中振動聲學分析的輸入，用于模擬噪聲如何傳播到車內。

        - 嘯聲，嚎叫和咝咝聲。這些不受歡迎的噪聲出現在頻率譜中的頂點，它們是由汽車上小幾何細節周圍的周期性氣流分離產生的，幾何細節如：車頂行李架，風擋雨刮器或者格柵細節。可以使用PowerFLOW模擬產生的頻率譜來清楚地識別這些聲音。

對后視鏡風噪聲的研究（續）。模型A(左)是初始模擬；模型B（右）是調整改進之后的模擬

振動

    由于天窗和側窗打開而產生的低頻振動噪聲是最令人苦惱的氣動聲學現象，出現在許多車的特定車速下。在天窗前緣或者側窗開口處的周期性氣流分離而導致的壓力波動共振耦合后將會產生振動噪聲。要用模擬工具捕捉這種現象，就必須要求流體力學和氣動聲學之間互相耦合——這正是PowerFLOW的強項之一。

    使用一個具有詳細細節的天窗開口幾何模型，利用PowerFLOW在不同車速下進行內部模擬，來確定振動行為的起始、峰值和偏移速度。典型的附加措施，例如不同形狀和尺寸的擾流板，或者更不常見的措施，例如天窗的各種尺寸和位置等，都很難甚至不可能通過實驗來研究，但是卻能在PowerFLOW中快速進行測試。

驗證

    驗證案例從簡單的學術研究案例到帶有所有幾何細節的全尺寸汽車，這些驗證實例允許我們全面驗證PowerFLOW中的氣動聲學能力。所有客戶都可以從Exa客服中心索取有大量文件證明的關于風噪聲和振動的代表性例子。

熱管理

    Exa的PowerFLOW?4.0版本現在能夠為汽車行業和地面交通行業提供一個完全的熱管理模擬能力。它能進行冷卻氣流模擬——流過汽車冷卻模塊的氣流分析（空氣側和冷卻側）——熱防護——計算發動機艙和車身底部區域中空氣和部件表面的溫度。

PowerFLOW的熱管理能力：

        - 擴展了溫度范圍：所有的熱力學計算都被完全耦合到PowerFLOW中的動量計算中，例如密度和溫度以與實際完全一致的方式被耦合。這就使得PowerFLOW能夠處理汽車領域中的各種溫度范圍。

        - PowerCOOL?：使用PowerCOOL可以模擬熱交換器的冷卻側，例如散熱器或中冷器。PowerCOOL模擬能夠與PowerFLOW模擬完全集成、緊密耦合。

        - PowerTHERM處理輻射和傳導。在一個完全集成、緊密耦合的方式下進行PowerTHERM模擬——保證使用方便，精度高。

    使用這些擴展功能，PowerFLOW能夠查出并分析影響汽車熱力學性能的關鍵流動情況——格柵開口太小不能提供足夠的冷卻氣流，冷卻劑溫度超過了工作極限或者部件的溫度高于使用材料的允許值。一旦發現這些問題，立刻模擬補救措施——用PowerCLAY創建一個更大的格柵開口，在PowerCASE中通過改變單個的位置參數將風扇移動到別的位置，或者增加或者移走一個隔熱板，只需點擊幾下鼠標即可。

冷卻氣流

    PowerFLOW進行冷卻氣流模擬的目標是確保有足夠的氣流流過冷卻模塊，保證冷卻劑的溫度分布在可接受的工作極限內，同時不消極地影響汽車的空氣動力性能。在PowerFLOW中通常使用一個包含所有細節特征的冷卻模塊，而且其設置與我們客戶所習慣的純空氣動力學模擬一樣易于操作。實際上，現在幾乎所有的客戶都將帶有冷卻氣流細節的模型放入作為格柵封閉的模型，進行各種空氣動力學模擬，創建一個非真實的環境。使用PowerFLOW靈活的多孔介質能力來處理通過熱交換器的氣流，與PowerCOOL耦合來預測冷卻劑的溫度，作為PowerFLOW冷卻氣流模擬的關鍵輸出之一。使用一個多參考坐標系（MRF）模型對風扇進行建模，將風扇的詳細幾何細節和工作環境考慮在內。

    可以對所有車輛工作點冷卻氣流進行模擬——從最高車速到怠速。在怠速或者低速情況下，泄漏氣流導致回流，使得熱空氣流回到散熱器的前面。使用PowerFLOW可以精確判斷出頂箱溫度相應升高的位置，并進行修正。

熱防護

    預測汽車在各種工作條件下各部件的表面溫度是PowerFLOW的另一個重要的熱力學應用。這種預測熱敏感部件溫度的能力——例如發動機固定在排熱系統部件附近——在設計初期進行預測可以避免后期昂貴的重新設計。

    結合PowerCOOL可以正確預測從冷卻模塊排出空氣的溫度，通過與PowerTHERM雙向耦合，可以處理輻射和傳導的影響。PowerFLOW能夠精確預測發動機艙內和車身底部區域中任何位置的空氣和表面溫度。

與空氣動力學結合起來

    實際上，汽車的熱管理問題是與空氣動力特性緊密結合在一起的：流過開口格柵的氣流改變汽車的空氣動力特性，反之亦然，車身底部的氣流特性對部件表面溫度有著重要的影響。在PowerFLOW中，保存了空氣動力學和熱管理之間的相互依賴關系，因為這兩種流動狀態可以用一個幾何模型、一組物理特性來處理，實際上就是一種模擬。在當今的開發過程中，通常都不能充分回答多學科問題——例如，格柵開口增大是如何影響阻力和升力的？或者前端附加擾流板是如何影響頂箱的溫度的？- 現在能在開發初期同時回答這些問題，避免在開發后期進行昂貴的重新設計。

驗證

    驗證案例從簡單的學術案例到帶有真實CAD幾何細節的全尺寸車，將這些驗證案例結合起來能夠完全確保我們正確建模，在PowerFLOW中進行熱管理模擬。有一個代表性案例對冷卻氣流和熱保護結果都進行了很好的驗證，所有客戶都可以從Exa的客服中心索要該案例。

7 高級三維裂紋擴展分析軟件（ZenCrack）

    一般認為3D裂紋的網格處理困難而且非常耗時，通常3D裂紋擴展行為的計算都只能局限于I型平面裂紋。Zencrack具有先進的3D非平面裂紋的網格處理技術和裂紋擴展分析能力，打破了傳統技術的局限性，不僅可以處理I型裂紋而且可以處理各種混合型裂紋，可高效完成3D疲勞裂紋非平面擴展行為的模擬分析。

難點：

    幾何上的復雜性

    缺陷常發生在幾何上處理困難的部位 

    對初始裂紋的尺寸、構型和位置的準確描述

    裂紋的非平面擴展

    數值計算需要裂紋前緣的詳細描述

    Zencrack 利用“crack-block”技術在無裂紋的有限元網格上快速方便地生成3D裂紋網格，含裂紋的有限元網格提交給有限元分析軟件（如Abaqus）進行斷裂力學參數計算，接下來，如果需要的話可自動進行裂紋擴展的模擬。3D裂紋擴展模擬功能適用于各種形狀裂紋前緣和混合型裂紋的非平面擴展問題。Zencrack具有先進的自適應網格處理技術，在裂紋擴展過程中，“crack-block”跟隨裂紋前緣移動，自動更新裂紋網格來模擬裂紋擴展過程，并有相應技術保證裂紋前緣附近的網格不發生過度扭曲。

處理方法：

    用 Crack-block 技術對裂紋區域建模

    裂紋在3D網格中移動通過 Crack-block 移動來實現

    用邊界轉移技術來減小網格扭曲

    用網格松弛技術來減小裂紋區域以外的網格扭曲

    表面映射技術保持任意外部曲面形狀

    用戶自定義初始裂紋前緣

    求解深裂紋問題的能力

8 3D快速FDTD電磁仿真軟件（Empire）

        EMPIRE是德國IMST公司開發的一款通用的3D電磁場仿真軟件，它基于強大的3D時域有限差分方法（FDTD），該方法已經成為了射頻（RF）器件設計的一個標準。它的應用范圍從分析平面結構、互連和多端口多層封裝，到波導、天線和電磁兼容（EMC）問題。因此EMPIRE覆蓋了RF設計的所有3D場仿真領域。 一次仿真計算就可以生成用戶定義頻段內的散射參數、輻射方向圖和電磁場場值圖。

    EMPIRE內核是針對計算機系統的全內存帶寬使用作過速度優化的，它采用單指令集多數據流（SIMD）技術和智能多級時間步（SMTS）技術，計算速度比普通FDTD算法快10－15倍，精確的結果只需要很少的內存開銷和仿真時間就可獲得。

    2006年，8家軟件公司被邀請參加2006 ACE Benchmark競賽：競賽問題來自ACE（Antenna Centre of Excellent）－微帶貼片陣。結果EMPIRE采用P4 3.4GHz CPU，以總計算時間10分鐘，消耗180M內存的杰出成績獲得第一，比其他軟件快了10倍到幾百倍不等。（EMPIRE最新版本僅需1.5分鐘@2 x Xeon 5320 1.87 GHz）

產品特點：

    - 友好的用戶操作環境，尤其適合解決多層復雜結構（例如LTCC或微帶）的建模仿真問題;

    - 模型參數化功能，基于FDTD的高效計算性能，可以實現快速優化;

    - 豐富的材料庫：介質、金屬、Debye材料、各向異性材料、Meta材料、用戶自定義材料;

    - 諧振評估功能，更加快速準確地計算高諧振問題;

    - EMPIRE與IMST的另外三個產品MultiLib、COPLAN、TOPAS一起，配合Agilent的ADS，能夠構成一套完整的LTCC設計仿真套件