BORA公司通过使用PowerFLOW进行虚拟测试来节省时间和金钱
奥地利嵌入式厨房电器制造商利用先进的设计和模拟工具提供创新的烹饪通风解决方案，以适应复杂的厨房美学。
厨房已成为家庭和现代家庭娱乐的中心枢纽。厨房的设计和功能不断发展，以适应更多的活动，反映了从实用生活空间到多功能生活空间的转变。
Silestone 研究所的研究人员发表了一项全球厨房研究，该研究发现，今天的厨房超越了传统角色，成为各种活动的充满活力的中心，包括社交、工作和用餐。开放式布局、舒适的座椅和创新的设计元素可以将厨房变成诱人的社交空间，人们可以在这里欢聚一堂，同时提供实用的舒适感来制作美味的小吃和餐点。
BORA Lüftungstechnik [通风技术] GmbH 的创始人 Willi Bruckbauer 通过他新颖的灶具抽气系统对现代厨房设计产生了重大影响。Bruckbauer 是一位在厨房领域拥有 20 多年经验的木匠大师，他希望让厨房更具吸引力。
Bruckbauer 试图找到一种替代厨房设计中碍眼的替代方案：嘈杂、视觉占主导地位，或者只是普通丑陋但至关重要的传统顶置式通风系统。
有效去除烹饪气味、烟雾和热量对于厨师和客人愉快和安全的厨房环境至关重要。Bruckbauer 的实践手艺和对了解客户需求的热情促使 BORA 开发了一种设计优雅的灶具级蒸汽抽吸系统，该系统占地面积极小，是一种卓越的解决方案，尤其是与传统的炉灶抽油烟机相比。
BORA 通风技术有各种尺寸和功能选项。每个区域都会产生一个低压区域，从周围的灶台吸入空气。BORA 灶具面板的横流吸气抽出蒸汽和蒸汽的速度比它们上升的速度快（最高每秒 1 米），从而消除它们。流线型和微妙，它消除了对难看的头顶抽油烟机的需求，为厨房空间提供了更多的设计自由度。此外，吸声器进一步软化了其低噪音电机，其抽吸效果意味着在头部高度可 100% 清洁空气。
在产品设计中可视化物理场
开发能够从源头处理烹饪蒸汽和气味的灶具抽气系统（从灶台开始，防止它们扩散）需要对所涉及的物理学有透彻的了解。
为了验证抽气机系统的最佳气流，Bruckbauer 和 BORA 工程团队知道执行多次物理测试成本高昂且耗时。例如，肉眼看不到压力、速度、声音、气流和其他因素。虽然这些变量可以通过实验来实现，例如使用可视化涂料来评估流经钝体的流体流动，或使用声学相机指出噪声源（以及其他测试），但使用此类方法获得所需结果所涉及的复杂性和成本非常高。
为了减少冗长的物理测试过程和相关费用，BORA 寻找一种数字解决方案，即使在最早阶段也能更快、更高效地优化他们的设计。
灶具级抽油烟机入口，与传统的顶置抽油烟机一样，必须有效地管理通过系统的气流。入口尺寸、流量收缩和鼓风机设计等关键因素对于有效蒸汽抽取至关重要。主要挑战之一在于气流动力学，以确保在灶具下方的紧凑空间内高效运行，同时又不牺牲性能。
发现最佳方法
计算流体动力学 （CFD） 软件市场挤满了众多竞争激烈的开发商，他们提供各种解决方案。BORA 需要一种具有强大求解器技术的 CFD 产品，可以处理复杂的建模，使他们能够高效、准确地运行大规模仿真。BORA 还需要基于云的解决方案，以确保所有关键利益相关者都能轻松访问。此外，他们更喜欢支持云上高性能计算的系统，这将使工程师能够在云上进行 CFD 研究，从而节省购买高端计算机的费用。
BORA 的设计工程团队已经对达索系统的 SOLIDWORKS 3D 机械 CAD 软件感到满意，并考虑再次与他们合作以扩展其当前功能。PowerFLOW 系列是 SIMULIA 的基于 Lattice Boltzmann 的物理求解器，似乎满足了他们的所有设计测试标准。尽管如此，BORA 管理团队仍需要证明该技术可以为他们的工程团队生成高精度的仿真数据。
当 BORA 参加由达索系统主办的在线气动声学研讨会时，PowerFLOW 的功能和潜在优势引起了团队的兴趣。他们同意使用概念验证 （PoC） 来评估 PowerFLOW 与传统 [物理] 实验方法相比在模拟气动声学行为方面的有效性。PoC 旨在根据之前在 BORA 的物理测试设备（配备最新一代麦克风阵列的半电波暗室）上进行的声学测量来验证仿真数据。
对流动和噪声源产生的空气动力学见解
在 PoC 中，针对系统离心风扇的单个工作点分析了 BORA Professional 3.0 灶具抽气机的气动声学行为。
使用 PowerCASE 的高级 CAD 前处理软件 PowerCASE 准备生产模型的详细 CAD 几何图形，用于完整的模型构建（图 1）。灶具抽油烟机模型的所有相关和几何复杂细节都被保留了下来，没有进行重大简化。随后，在 PowerCASE 的帮助下定义了仿真场景。
仿真场景的设置包括定义合适的边界条件、模拟类似于 BORA 测试台的半消声室环境，以及所有相关的细化区域，以及包含虚拟麦克风探头来记录声压变化。
虚拟麦克风的位置与 BORA 的原始实验装置相同。探头结果是在 PowerACOUSTIC 的帮助下生成和分析的，PowerACOUSTIC 是 PowerFLOW Simulation Suite 的声学分析软件。与 BORA 的实验结果相比，预测的噪声水平显示出良好的一致性。在较宽的频率范围内，可以很好地预测麦克风信号的相关频谱特性。
更深入的空气动力学分析提供了关于通过灶具抽油烟机的流动路径的有意义的见解。该分析突出了高速和涡度集中的区域，可能导致噪声源的产生和随后的传播（图 2）。
先进的气动声学后处理证实了径向鼓风机叶片上存在主要噪声源。这些主要噪声源是由于进入径向鼓风机入口的强旋转流而产生的（图 3）。空气动力学和气动声学结果的图形部署是使用高性能 CFD 可视化工具 PowerVIZ 执行的。
总而言之，上述结果表明，PowerFLOW 能够在很宽的频率范围内准确预测声压级，并提供通过实验方法无法观察到的流体动力学的详细视觉见解。
眼见为实
PoC 的成功结果主要影响了采用 PowerFLOW 的决定。BORA 工程师认识到该软件能够增强他们对产品中复杂流体相互作用的理解，这是传统实验方法无法实现的。PowerFLOW 提供的视觉见解和详细数据有助于更深入地了解 BORA 设计的声学和空气动力学性能。
BORA 还利用SIMULIA 云，它提供基于浏览器的软件访问。云访问有助于远程工作，通过快速高效的数据共享实现协作。它还使从达索系统技术团队获得支持变得更加容易，因为可以在 3DEXPERIENCE 云平台上与技术支持实时协作的同时，以可视化方式共享复杂的仿真挑战。
3DEXPERIENCE 云平台利用多达 1200 个核心集群，使 BORA 无需购买高端工作站并维护大量计算资源。SIMULIA 降低了成本并加快了流程，使复杂的仿真能够在数小时内完成。
BORA 一再表示使用 PowerFLOW 目视检查内部系统动力学的好处，这为他们的决策流程和设计改进提供了信息。这种能力在他们的最新发展中发挥了重要作用，包括仅使用 PowerFLOW 仿真来优化他们的产品，从而消除了对物理原型的需求。PowerFLOW 的这种战略性使用使其成为 BORA 产品开发战略中的关键工具，能够实现新产品的高效、经济和协作开发，同时最大限度地减少对物理原型的需求。
“SIMULIA 帮助我们将产品的效率推向物理可能的极限。”
- Dr. Johannes Eben，BORA 技术主管
