1.简介
本文档提供了该版本更新概要。包括本版本中的新特性、授权代码更改、主要安装更改以及安装前应该注意的数据转换问题。此外，还包括在测试的最后阶段发现的一些应用问题。

2.物理模型
2.1Multi- Physics管道元件
Simcenter™ Flomaster™ 2021.1新增一种管道元件，称为Multi- Physics管。该管道使用颗粒跟踪方法，模拟急剧的温度或浓度前端，避免因为数值扩散导致的模糊结果。该元件对牛顿和非牛顿不可压缩流体均适用。可应用于：

• 对于运行多种流体工质的生产线，进行配料、吹扫或清洗过程模拟，并跟踪流经系统的流体前端
• 系统的工质的充注和排放
• 类似于移液管，将液体吸入排出

2.2增强泵曲线功能
基于Simcenter Flomaster 2019.2中引入的泵头曲线构建向导工具，为了创建泵的其它曲线Simcenter Flomaster 2021.1在此基础上增加了三个新功能，分别是:

• 曲线构建向导工具现在可以创建扭矩vs流量曲线。

Simcenter Flomaster 2021.1版本可以使用“曲线构建向导工具”和“曲线数字化工具”创建泵扭矩v流量曲线。当只知道泵曲线的正向流量/压升象限时，可以使用“扩展到所有操作模式功能”。 “曲线数字化工具”可以根据提供的曲线图像创建曲线。

• 对切比雪夫多项式拟合曲线，添加查看多项式系数功能
• 当选择“扩展到所有操作模式”功能时，启用曲线插值

当使用“扩展到所有操作模式”功能时，会选择最近的泵曲线(径向、混合或轴向)并复制数据，当点在两个状态之间时，可能会导致数据不匹配。为了得到更好的拟合曲线，曲线插值函数取数据点两侧的两条曲线的加权平均值(Radial-Mixed或Mixed-Axial)。

2.3增强CAPE-OPEN材料截取功能
只有当流体性质与实际系统中使用的流体性质相对应时，才能获得准确的模拟结果。Simcenter Flomaster 2020.2引入了CAPE-OPEN接口(https://www.colan.org/)，允许使用CAPE-OPEN流体材料属性包创建流体。在Simcenter Flomaster 2021.1中，该功能进行了如下扩展：

• 除2020.2版本创建液体和可压缩流体功能外，2021.1版本添加了创建两相流体功能。
• 2020.2版本只有32位格式流体属性包可以被调用，Simcenter Flomaster 2021.1中32位和64位格式的流体属性包都可以被调用。

2.4新增基于性能曲面的压缩机元件
Simcenter Flomaster 2021.1新增了基于性能曲面的压缩机元件。新元件为了替换现有压缩机元件，在一些功能方面做了增强，具体如下：
1）参数输入

• 当指定参考条件时，可以选择将进口和出口设置为总或静态条件。可以直接将测试参数输入到元件模型中，减少了测试参数预处理工作。提供了四个选项，满足进口和出口所有组合需求。
• 更新数据子表单，将所有参考数据分组到单个子表单中，数据只需要在单个位置输入，减少丢失数据的可能性。

图 5 – 压缩机输入数据项子表单

2）元件模型

• 在现有的功率和转速输入信号的基础上，添加了扭矩输入控制信号
• 能够更好地处理喘振和失速情况

2.5非牛顿流体 - Casson 模型

在Simcenter Flomaster 2020.2中，对可模拟的不可压缩流体类型进行了扩展，在常规流体基础上定义非牛顿流体特性，而不必利用幂律模型在非牛顿管道元件上指定。在Simcenter Flomaster 2021.1中，该特性已被扩展以实现卡森模型，该模型可能更适合于模拟剪切稀化液体，该液体假定在零剪切速率下具有无限黏度。该模型需要设置液体的屈服应力。

2.6新增损失估算元件

在早期设计阶段，管道几何形状和布局的详细信息往往尚未定义或无法获得，但需要对流量和相关压力损失进行早期估算。为了简化早期设计阶段的建模，Simcenter Flomaster 2021.1引入了一种新的损失估算元件，使管道、弯头和连接件损失可以在单个元件中建模。该元件可以指定以下元素：

• 管道长度、直径和粗糙度
• 弯头的数量和弯径比
• 连接件损失占管道损失的百分比

每个元素的损失将加在一起，构成总损失。
2.7增强零流量换热功能
当流体在一个元件中速度接近零的时候，零流速换热(ZFHT)功能允许轴向(通过液体)和径向(通过管壁)方向上的传热，在Simcenter Flomaster 2021.1中，该能力得到扩展，现在能够考虑保温效果和管壁热容。

3.用户体验

3.1增强图形色显功能—显示流体类型和浓度
当系统中有多种流体，或者不同循环回路中流体类型不同时，了解那种流体类型在那个循环回路种，流体浓度是多少是至关重要的。本版本使用动态色显功能和探针功能，可以在计算的过程中实时显示任意元件的流体类型和浓度结果，当然该功能也可以用于后处理中。结果可以以图像、视频等形式输出。

图 6 -氮浓度结果显示与氧气浓度探针显示

3.2增强结果展示面板功能- 通过元件ID创建数据
可以在Simcenter Flomaster中使用结果展示面板来显示结果曲线图，这些结果图重新计算会自动保存，并对不同的结果集重新打开。为了响应用户的反馈，增加了一种选择结果的新模式，允许用户选择一个元件、元件接口或节点，然后从其中选择感兴趣参数的结果。新增功能为结果读取默认选项。

图 7 – 结果展示面板元件选取模式

用户可以根据需要在两种模式之间切换以提高效率，当需要来自单个元件的多个结果时，新模式最合适，而当要绘制多个元件的相同结果时，结果模式最合适。
3.3元件输入项增强—直接添加编辑脚本
简化Simcenter Flomaster元件中的脚本的工作流程，脚本可以直接从添加了它们的元件的数据输入项创建和编辑。
要创建一个新的脚本，可以从控制器或仪表元件的脚本输入项启动脚本创建窗口，选择“create”，添加一个新的脚本工作流程。该脚本可以通过从功能右键菜单中选择“编辑脚本”或数据表单上的“E”按钮来编辑。
3.4元件输入项增强—直接添加编辑性能数据
Simcenter Flomaster 2021.1中除了能够从元件输入项直接编辑脚本外，还可以直接编辑软件输入项性能数据（曲线、曲面）。
当性能数据以这种方式编辑时，将询问用户是否想性能数据更新所有其他元件，还是仅仅是更新到当前使用的元件。
3.5增强模拟计算信息显示功能
在Simcenter Flomaster 2020.2中引入的仿真计算消息显示的基础上，对模拟期间生成的警告和消息进行更加全面的展示。
消息现在分为警告和信息两类:

• 警告消息告知用户可能与模拟结果有关的信息，并应予以重新评估。例如性能数据超出范围或节点压力低于蒸汽压力
• 信息消息告知用户所选择的模型选项或所做的数据选择。例如，在元件模型或管道中选择的热模型上使用的性能数据

3.6新增保存文档到光盘功能
新增文档保存到光盘功能，从而能够快速保存到光盘，而不需要先打开文档。 当系统首选项中没有指定文件类型的默认编辑器或需要与默认类型不同的编辑器时，这可以简化编辑工作。
3.7更新的脚本编辑器
Simcenter Flomaster 2021.1引入了一个新的脚本编辑器，用于创建Controller脚本、Scripted N-Arm元件脚本和宏。提供了一个简化的界面，专注于在Simcenter Flomaster中脚本的创建，包括:

• 实时更新代码中的错误，当键入代码时给出早期的问题指示
• 在保存脚本之前，显示用于测试编译的代码，以帮助理解
• 提供更多可读的代码 

图 8 – 新脚本编辑器窗口

4.接口功能
4.1 FMU模块

在将网络模型导出FMU时，为了增强现有的导出功能，Simcenter Flomaster 2021.1引入了一个附加选项。该选项允许将系统网络、相关数据和数据库导出为兼容Windows和Linux平台且为FMI接口标准2.0的FMU。将FMU导入到FMI主应用程序中，作为一个带有嵌入式求解器的联合仿真FMU运行，运行时不需要在运行FMU的机器上安装Simcenter Flomaster。

上图的导出工具利用了Flomaster 9.1中引入的FMI联合仿真输入输出边界源元件（包括一些输入参数）输出FMU模块。该工具允许在设计的不同阶段将相同的模型作为FMU输出，用于联合仿真或模型交换。
导出时用户现在有以下可选项:

• 耦合工具(仅限Windows) -在这种模式下，导出的FMU将运行安装在同一台机器上的Simcenter Flomaster软件进行联合仿真。只要输入和输出保持不变，此选项允许在导出后更改调用的Simcenter Flomaster模型。
• 嵌入式求解器(Windows或Linux) -在这种模式下，导出的FMU将作为一个带有嵌入式求解器的联合仿真FMU导出。Simcenter Flomaster系统网络(原理图和输入数据)将嵌入到FMU中，不能更改。要运行FMU，需要访问Simcenter Flomaster求解器许可证。

4.2 新增管道仪表流程图P&ID 导入功能
在许多行业，管道仪表工艺流程图(P&ID)被用来描述过程设备、仪表、控制和相关的管道系统的互连形式示意图。这些图可以作为Simcenter Flomaster模型系统网络基础。在Simcenter Flomaster 2021.1中，可以使用Siemens NXTM P&ID Designer软件和Siemens COMOS P&ID生成的导入文件创建带有相关数据的模型系统网络，允许自动生成模型系统，减少创建系统模型时间和潜在操作错误。

图 9 - P&ID 导入建模功能

4.3 新增Simcenter Flomaster与 Simcenter 3D双向耦合功能
该功能用于与SimcenterTM 3D软件联合仿真，实现Simcenter Flomaster中建模的流体系统和Simcenter 3D中建模的固体之间的耦合传热。为了实现联合仿真，用户需要将Simcenter 3D边界源元件添加到Simcenter Flomaster系统网络中，并与 “pipe run”元件联合使用，实现管道换热。然后将Simcenter Flomaster系统网络导出到Simcenter 3D中，并在导入Simcenter 3D模型时映射为热对流区。导出文件包含启动Simcenter Flomaster和选择联合仿真模型所需的全部信息。
4.4 强化GIS文件导入功能
Simcenter Flomaster可以基于GIS文件创建系统网络，Simcenter Flomaster2021.1做了以下改进：

• 系统网络的缩放功能得到改善，减少元件重叠绘制的可能性
• 加快了导入速度

4.5 简化FMU信号连接
当一个FMU被导入时，所有的连续输入信号现在将被映射到一个可以接受多个控制器连接的单一端口。这有两个影响:

• 减少了原理图上符号周围多个信号的视觉干扰
• 删除了对45个连续输入信号接口的限制，可以在以前的版本中进行映射

连接后，可以使用连接工具提示或在信号线上右击菜单中看到信号类型。

图 10 - FMU 输入信号连接

5. Flomaster软件架构调整
5.1 64 bit (包括64 bit FMU导入)
Simcenter Flomaster 2021.1将对产品架构进行调整，从当前的32位二进制改为64位二进制。
调整为64位二进制有几个好处：首先消除了作为一个32位应用程序在处理大型结果集时造成的内存限制，其次可以方便的与其他64位的仿真工具进行连接。
另外，架构调整后允许导入64位二进制FMUs，为了导入基于源代码的FMUs，需要安装64位编译器，编译器现在可以在Simcenter Flomaster安装包中选择安装。

6.算例系统
Simcenter Flomaster 2021.1 添加了三个新案例
6.1一维热传热案例
此案例介绍了Simcenter Flomaster的一维传热(1DHT)技术，并展示1DHT模拟所涉及的主要元件。此案例包含三个基本系统网络模型，并展示了1DHT元件使用方式，例如，两个工质具有相反流动方向的管道之间的传热作用。
6.2化学品泄漏案例
此案例研究了由于苯和丙烷化学品管网系统泄漏情况下，紧急关阀造成的管网压力波动、水动力和空化等现象。
6.3海水淡化系统案例
此案例演示了一个海水淡化工厂中用于去除海水中盐的系统。通过在Simcenter Flomaster系统网络中使用流体组分修改器元件，用户可以根据需求更改模拟海水净化过程中流体组分属性。

7.Licensing
本版本使用Mentor Standard Licensing 2020_1_patch1。V 2020_1_patch1要求FLEXnet许可服务器运行版本为11.16.4及以上。如果使用浮动许可证，则需要相应地更新许可证服务器。

8.支持平台要求
操作系统要求:

• Windows 10 build 1809, 1909, 2004, 20H2 -x64 
• Microsoft .NET 5.0 及以上
• 5 GB 可用硬盘空间
• 最小屏幕分辨率为1280 × 1024，其中正常字体大小、缩放设置为100%( DPI设置为96像素每英寸)。

数据库版本要求:

• Microsoft SQL Server 2019
• Microsoft SQL Server 2017
• Microsoft SQL Server 2016 SP1
• Microsoft SQL Server 2014 SP2

Note:
不再支持将数据库从Flomaster V7.9.4及以前的版本升级到Simcenter Flomaster 2021.1。

9.耦合软件兼容版本
以下软件版本与Simcenter Flomaster 2021.1兼容：

• Simcenter FLOEFD 2020.2
• Simcenter Motorsolve 2020.1, 2020.2, 2021.1.
• Simcenter Amesim 17.0, 2019.1, 2019.2, 2020.1, 2020.2, 2021.1
• NX – 1953 Series
• COMOS – 10.3.3
• Team Center for Simulation – Active Workspace 5.2, 5.3
• Simcenter 3D – 2021.1

Simcenter Flomaster更多在线视频：http://edu.yanfabu.com/course/explore/flomaster