美國流動科學公司簡介

1963年，在位于新墨西哥洲的洛斯阿拉莫斯的科學實驗室里，Dr.C.W.“Tony” .Hirt 開創了幾個非常重要的流體動力學方法,如穩定性的提高和獨有的自由表面跟蹤技術（VOF）。1980年，Dr.Hirt創辦了流動科學公司（Flow Science.Inc），位于新墨西哥洲首府圣大非城市。同時，開發了新一代高真度的流體動力學模型，應用于工業和科學領域。

公司主要宗旨是：為用戶提供優秀的流體動力學軟件和服務，密切關注每個用戶特殊的模型需求。1985年，正式推出了簡單易用、功能強大的三維流體動力學和傳熱程序—FLOW-3D^?。該程序的設計從開始到應用于不同科學和工程領域的過程中，一直把重點放在使用方便，更具通用性、適用性。

目前，公司擁有遍及全球的商業和政府用戶，公司的科學家和高級工程師不斷革新和完善FLOW-3D^?的強大功能，同時他們也為得到廣大用戶的大力支持而感到無比自豪。23年來，FLOW-3D^?在CFD技術和服務支持方面占有絕對領先地位。

FLOW-3D^?功能簡介

由美國流動科學公司開發具有四十多年歷史的國際著名的三維計算流體動力學和傳熱分析軟件FLOW-3D^?，功能強大，簡單易用，能夠很好地解決工程實際問題。

FLOW-3D^?廣泛應用于航空航天工業、金屬鑄造業、鍍膜、消費產品、微噴墨頭、海運業、微機電系統、水力學等領域。

在金屬鑄造方面，高品質的鑄件常須通過大量的實驗和修改模具才能達到，但現在使用FLOW-3D^?計算機仿真技術可以準確地模擬型腔的澆注過程，給出鑄件充型過程中金屬液體的速度場、壓力場、溫度場、自由表面變化以及鑄型的溫度場;精確地描述凝固過程，也可以精確地計算冷卻或加熱通道的位置以及加熱冒口的使用，給出用宏觀變量溫度梯度、凝固速率和凝固時間表達的微觀縮松準則函數，如Niyama準則、Lee.Chang.Chieu（LCC）準則,預測可能發生縮松、縮孔缺陷的主要位置。為鑄造工程師研制和開發新產品提供了科學的依據，縮短了產品的開發周期。幫助工藝人員分析工藝質量，優化工藝設計。
FLOW-3D^?可選擇薄壁、厚壁鑄件，大小不限。鑄件金屬可選擇鑄鋼、鑄鐵、鋁合金和高溫合金等五十多種材料。FLOW-3D^?提供了豐富的鑄造工藝，包括：砂型鑄造、消失模鑄造、高壓、低壓鑄造、 差壓鑄造、重力鑄造、傾斜澆鑄、熔模鑄造、殼型鑄造、 觸變鑄造（半固態鑄造）等工藝。同時也可模擬砂芯制造工藝中氣流沖砂過程。FLOW-3D^?也可選擇十幾種鑄型材料，主要包括呋喃樹脂、酚醛樹脂、殼型樹脂、干型砂、濕型砂等。

另外，鑄件凝固過程時間比澆注時間長的多，而且在澆注過程中如果鑄件來不及凝固。FLOW-3D^?可允許用戶將兩個過程單獨進行計算機模擬，并不會影響計算結果的精度。特別對于很長的凝固時間，FLOW-3D^?為此提供了功能強大的快速凝固收縮（RSS）物理模型，在計算機上只用很短的時間就可模擬很長的凝固過程。如果你非常關心現有鑄造產品質量的改善，那么FLOW-3D^?是最好的工具。

在航空航天方面，宇宙飛船和航天飛機燃料傳送系統成功設計的關鍵在于燃料運動的控制，FLOW-3D^?的自由表面處理能力與特殊的物理模型（表面張力、非慣性系、剛體動力系統）耦合在一起，使FLOW-3D^?成為航空航天工程師必不可少的設計工具

在鍍膜方面，傳統上在研究鍍膜過程中，由于流體小尺寸的運動及與墻壁表面的附著力和表面張力的交互效應影響，必須通過許多復雜且昂貴的實驗才能得到較佳的生產參數。但現在可以借助FLOW-3D^?的模擬技術已能大幅縮減實驗的次數與成本，提供適合的方法來分析這些影響。

在消費產品方面，在消費品的設計和制造過程中，自由表面的流動是非常普遍的一個問題，比如容器注水、浴室設備等。在這些設計上期望具有最低的消耗與最小的成本。通過FLOW-3D^?使得這一類產品的設計更加簡單迅速，甚至在精密噴嘴及其它民生用品上的設計更趨完美。

在微噴墨頭方面，盡管無紙傳輸信息的時代在逐步的邁進，但高品質的、簡單、廉價的噴墨打印機仍具有很大的市場份額。隨著數碼相機的盛行，越來越多的消費者需求高品質的家用彩色打印機，促進了極高分辨率打印機的需求量。同時，也促使打印機的生產廠商結合國外的先進方法來設計更好的打印機，滿足消費者的需求。因此，遍及全世界的打印機制造廠家使用FLOW-3D^?來改善產品的功能，比如使用FLOW-3D^?來研究驅動力脈沖、噴嘴頭的形狀、表面張力系數等因素對噴射墨滴的形狀、尺寸和速度的影響。

在海運方面，使用FLOW-3D^?來模擬油輪甲板下液體的晃動，也可模擬船在海上行駛時產生的波和計算水作用在船上的力。

在微機電系統方面，微機電系統技術象集成電路工業一樣正在迅猛地發展，這種技術將機械、流體、電控及光學設計集成在0.1微米到 1毫米 的設備上。然而在許多MEMS元件的開發過程中，仍需更多的工程師與科學家參與產品設計、試做、測試與改善，因此需要耗費高額的時間與成本。但現在數值模擬軟件的幫助下，可以在極短時程內即可獲得關于電訊、力學、化學、熱學及流體力學的重要設計參數，而FLOW-3D^?正是首當其選，能為您的設計節省下大幅度的預算成本。

在水力學方面，過去水文的研究常須通過長時間的野外調查與實地測量才能獲得，而實驗室受限于經費及仿真真實環境下的尺寸仍有困難。現在使用FLOW-3D^?的數值“虛擬河道”提供了一項新的選擇。

四、FLOW-3D^?的主要特點：

FLOW-3D^?之所以具有如此廣泛的應用領域和遍及全球的用戶，是因為FLOW-3D^?具有下述重要特點：

n 獨特的FAVOR^TM技術

FLOW-3D^?使用了一種方法將矩形網格的優點和扭曲的、適體的網格的靈活性結合在一起，這種方法稱之為自由網格法（網格和幾何體相互獨立）。這種方法是建立在結構化網格系統之上，裁剪網格的一部分來定義光滑的曲面。簡單的矩形網格生成容易，數值精度高，內存需求較小。FLOW-3D^?使用獨有的FAVOR^TM方法在網格內部定義障礙物的幾何模型，計算障礙物所阻擋的每個網格的面積和體積。FAVOR^TM方法使FLOW-3D^?利用簡單的矩形網格來表示任意復雜的幾何形狀，這將大大提高了求解的精度。

n Tru-VOF 方法

流體體積法（VOF）是最成功的體積跟蹤的數值方法，主要由三部分組成：一是定位表面；二是跟蹤自由表面運動到計算網格時的流體表面；三是應用表面的邊界條件。許多CFD程序宣稱使用了VOF方法。事實上，它們僅僅執行了VOF中的兩步，象這“虛假的VOF法”經常得出錯誤的結果。FLOW-3D^?使用了真實的三步VOF方法，稱之為“Tru-VOF”。

n 包含三種算法：分離隱式算法、顯式算法、可改變方向的隱式算法。從而使Flow-3D^R適用于低速不可壓流動、跨聲速流動乃至壓縮性強的超聲速和高超聲速流動。

n 包含豐富而先進的物理模型，使得用戶能夠模擬無粘流、層流、湍流、傳熱、化學反應、顆粒運動、多相流、自由表面流、表面張力、相變流、凝固等復雜的物理現象。

n 可同時考慮對流換熱、熱傳導、熱輻射等換熱方式。

n 不僅可求解牛頓流體，也可求解非牛頓流體。

n 包含豐富的流體、固體材料庫，而且材料屬性可根據用戶的需要重新進行設定。

n 提供了友好的用戶界面，并為用戶提供了二次開發接口。

n 具有強大的后處理功能，可以以圖形、曲線以及矢量的方式對計算結果進行方便地處理。