Theseus-FE----复合材料纤维模拟和建模工具
Theseus-FE是由德国著名工程咨询公司P+Z公司开发的一个国际领先的热分析软件。Theseus-FE 有25年以上的热分析仿真和服务经验，从1983年起为宝马提供咨询服务。主要面向航空航天和汽车及交通行业座舱系统的空调系统的热舒适分析，如汽车、飞机、铁路车辆、船舶等座舱的热舒适性分析。
Theseus-FE基于隐式有限元求解方法分析求解，能够解决各种热分析问题，包括各种形式的热辐射、全三维模拟问题、导热、自由及强制对流，稳态或完全瞬态的热传导和辐射问题等。在汽车行业，Theseus-FE被广泛的应用各种热管理问题诸如：空调系统的热分析，包括热舒适分析、除冰除霜分析、内饰件的热应力分析，以及整个排气系统、刹车盘冷却、热防护、电池布置等问题。
Theseus-FE作为先进的热舒适分析工具，FIALA-FE模型可以考虑人体的各种热反映，诸如出汗、发抖、呼吸、血液循环的加快和减慢。Theseus-FE中包含大量的材料模型，包括夏天和冬天的衣服材料属性以及大量的复合材料属性等，极大的方便了CAE工程师的分析工作。
Theseus-FE的亮点在于它有一个新的GUI，其中具有数据导航树可以清晰的对整个项目进行管理。Theseus-FE创新的算法加快了求解速度从而减低了成本。
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THESEUS-FE自身的后处理功能强大，可以绘制云图、曲线，可以处理标量及矢量。其中后处理结果文件*.hdf也可以采用HDFView打开数据库文件查看相关数据。
THESEUS-FE还可以可多种软件进行数据交换。可将前处理软件得到的网格模型导入，也可以将计算结果文件导入到其他软件。
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THESEUS-FE广泛应用于各种热管理问题，包括热舒适分析、除冰除霜分析、内饰件的热应力分析，以及整个排气系统、刹车盘冷却、热防护、电池布置等方面。基本上传热应用领域，THESEUS-FE都可以高效快速的解决问题。以下是THESEUS-FE的一些典型用户：
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1. 物理建模功能：
支持的有限元单元类型。
l 所有nastran标准单元类型
l 多层复合材料单元
l 诸如各向异性及相变等高级选项
l 人体热传导的特殊单元
l 复合材料壳中内部空气或真空层
2. 体、空腔及空调：
l 体是参数随温度变化的流体域
l 空腔的自由度为：温度和湿度
l 空调定义了空腔内随温度变化质量流量
l 用户可以自定义空腔和体之间的质量流量
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3. 边界条件：
l 为壳单元组定义边界条件（可以是固定参数，亦可以是随温度或时间变化的参数）。
读外部边界条件（多途径从外部读取单元边界条件）：
从ASCII 文件
从外部求解器的网格（插值映射）
使用TISC
通过用户子程序
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l 辐射边界条件：
长波短波辐射
考虑漫反射
自动角系数拼合技术
投影高速射线跟踪技术
天空及地面太阳辐射
光线投射（考虑折射）
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l 对流边界条件
自由及强制对流边界条件
从外部程序中读取对流换热系数
结构和腔体的耦合对流换热
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l 空调：
多种空调模式
输入参数自动化
l 热接触：
自动分配主从面
用户定义搜索距离
l 其他边界条件：
定义表面热流密度或内部热源
定义固定或从动边界条件
假人蒸发或呼吸边界条件
4. 假人模型：
假人热力学模型可以分为被动与主动两个系统。
被动系统：假人与周围环境的热量交换系统。被动系统理论主要包括：
1）假人各部分能量平衡；
2）标准边界条件：辐射、对流、热接触；
3）假人内部及皮肤的热量产生（与内部热调节相独立）。
主动系统：假人根据自身实际温度进行热调节的系统。主动系统主要考虑以下机制（均为非线性）：
1）内部与表皮的热传导；
2）蒸发热损失（出汗）；
3）发抖（寒战）新陈代谢热。内部与表皮的热传导系数随温度变化。用户可以为不同组设置不同的衣服材料。
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5. 材料库：
l 大量的默认材料（特别是汽车领域）
l 可加速模型创建
l 复合材料层数不限制
l 材料特性随温度变化
l 乘客冬季及夏季的衣服材料（所有的衣服材料特性均经过验证）
6. 多种热舒适性指标:
l DTS, TS
l PMV, PPD
l local equiv. temp.
l local summer/winter
l comfort (ISO 14505-2 )
l fort (ISO 14505-2 )
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7. 先进的求解技术：
l CG迭代求解器：采用稀疏矩阵压缩的策略求解大规模热传导矩阵，采用矩阵预处理技术进行高速求解。
l 采用现代kd树技术快速求解辐射角系数，完成热接触搜索，太阳阴影快速计算。采用自由射流理论模拟空调速度。
l 对辐射角系数矩阵，采用多腔体划分，零角系数压缩，自动拼合技术来减少内存使用。
THESEUS-FE主要面向航空航天和汽车及交通运输业座舱系统的空调系统热舒适型分析，如汽车、飞机、铁路车辆、船舶等座舱的热舒适性分析。
在汽车行业，THESEUS-FE被广泛的应用于各种热管理问题诸如：空调系统的热分析，包括热舒适型分析、除冰除霜分析、内饰件的热应力分析，以及整个排气系统、刹车冷却、热防护、电池布置。
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1. 热传导求解器
◆ CG 迭代求解器:
稀疏矩阵压缩 (Þ 大模型)
矩阵预处理 (Þ 高速求解)
◆ 单元类型:
3D/1D 复合壳单元 (三角形，四边形)
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2. 辐射求解器
辐射求解器基于以下算法
• 高速射线跟踪法 (空间分割法)
• 角系数矩阵压缩
• 单元自动拼接算法
• 迭代反射求解器 (灰体)
• 阳光, 透射, 折射
• 并行CPU技术
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3. FIALA-FE假人模型
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4. 后处理 (HDF 数据库)
◆ 二进制结果文件 (HDF) 包括
- 稳态、稳态计算结果
- 云图结果、标量结果
- 几何, 有限元模型, 拼接组
- 工作题目
- 分析时间、状态
- 收敛情况
◆ 获取数据的途径
- TheseusGUI
- C++ / FORTRAN routines
- HDFView
- MATLAB
◆ 可转化为
PATRAN, FIELDVIEW
ENSIGHT, TECPLOT, ...
后处理 格式
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用 HDFView打开数据库文件的例子
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后处理 (云图结果)
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后处理 (标量结果结果)
5. 材料数据库
• 大量的默认材料 (特别是汽车领域)
• 材料特性可随温度发生变化
• 复合材料层数无限制
• 用户亦可扩充数据库
• 乘客冬季及夏季的衣服材料
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