Simcenter Flomaster ist eine 1D-Systemsimulationssoftware für thermo-fluidische Netzwerke. Sie dient dazu, Rohrleitungs-, Kühl-, Schmier-, Kraftstoff-, Hydraulik-, Pneumatik- und Prozesssysteme bereits in der Entwicklungsphase virtuell auszulegen, zu bewerten und zu optimieren. Im Mittelpunkt stehen unter anderem Druck, Volumenstrom, Temperatur, Wärmeübertragung, Medienzustand und das dynamische Verhalten des Gesamtsystems. Simcenter Flomaster ist ideal für Auslegung, Inbetriebnahme und Betrieb thermo-fluidischer Systeme.

2. Die Software eignet sich überall dort, wo Fluide und thermische Energie in vernetzten technischen Systemen eine Rolle spielen. Typische Einsatzbereiche sind: 

• Fahrzeug- und E-Mobilitätskühlung, beispielsweise Batterie-, Inverter-, Motor- oder Brennstoffzellenkühlung 

• Luft- und Raumfahrt, etwa für Kraftstoff-, Öl-, Hydraulik- und Environmental-Control-Systeme 

• Maschinen- und Anlagenbau, etwa für Hydraulik, Schmierung, Prozesskühlung und Rohrleitungsnetze 

• Energie- und Prozessindustrie, beispielsweise Wasser-, Dampf-, Gas- oder Kühlwassersysteme 

• Gebäude- und Infrastrukturtechnik, etwa HVAC-, Wasser- und Fernwärmesysteme 

• Marine, Bahn, Medizintechnik sowie Prüfstands- und Testsysteme 

• Elektronik und Rechenzentren, für die Flüssigkühlung durch Fluidnetzwerke des Kühlkreislaufs 

Die Stärke liegt in der Betrachtung des Gesamtsystems, statt einzelne Komponenten isoliert zu bewerten. 

Simcenter Flomaster modelliert primär thermo-fluidische Zusammenhänge: Strömung, Druck, Temperatur, Wärmeübergang, Fluid- und Stoffeigenschaften sowie thermische Massen. Abhängig von Bibliotheken, Modellaufbau und Kopplung können auch Regelungslogik, rotierende Maschinen, mechanische Randbedingungen und elektrische bzw. leistungselektronische Verlustquellen in die Systembetrachtung einfließen. 
Dadurch lässt sich beispielsweise untersuchen, wie eine geänderte Pumpendrehzahl, ein Ventilstellgrad, eine Verlustleistung oder die Umgebungstemperatur auf die Temperatur eines kritischen Bauteils auswirkt. Flomaster nutzt dafür Solver und integrierte Korrelationen für praxisnahe thermo-fluidische Berechnungen. 

4. Mit Simcenter Flomaster lassen sich Kühlkreisläufe von der Wärmequelle bis zur Wärmeabgabe abbilden. Entwickler können Kühlplatten, Leitungen, Schläuche, Verteiler, Pumpen, Ventile, Wärmetauscher, Kühler, Lüfter, Ausgleichsbehälter und Regelstrategien als Netzwerk verbinden. 
    
   So können beispielsweise folgende Fragen früh beantwortet werden: 

• Reicht der verfügbare Volumenstrom für alle Verbraucher? 

• Entsteht an einem kritischen Bauteil eine unzulässige Temperatur? 

• Wie groß müssen Pumpe, Kühler oder Wärmetauscher dimensioniert werden? 

• Welche Druckverluste entstehen bei einer Änderung des Leitungskonzepts? 

• Wie reagiert das System bei hohen Umgebungstemperaturen oder einem Lastsprung? 

Das reduziert späte Hardware-Iterationen und schafft eine belastbare Grundlage für Komponenten- und Systementscheidungen. 

Ja. Simcenter Flomaster ist für verschiedene Medien und thermo-fluidische Aufgabenstellungen ausgelegt, darunter Flüssigkeits- und Gasnetze sowie – abhängig von den verfügbaren Modellen und der konkreten Anwendung – mehrphasige bzw. zweiphasige Vorgänge. Dazu zählen beispielsweise verdampfende oder kondensierende Medien in Thermal-Management-, Kälte- oder Prozessanwendungen. 
 
Ob ein bestimmter Zweiphaseneffekt mit ausreichender Genauigkeit abgebildet werden kann, hängt jedoch von der Geometrie, dem Betriebsbereich, den verfügbaren Stoffdaten und dem Ziel der Untersuchung ab. Bei lokal stark dreidimensionalen Phänomenen, etwa Sieden in komplexen Kühlkanälen, ist häufig eine ergänzende 3D-CFD-Analyse sinnvoll. 

6. Das Modell besteht aus Komponenten und Verbindungen, die ein physikalisches Netzwerk bilden. Für jeden Betriebspunkt beziehungsweise über einen zeitlichen Verlauf löst Flomaster die relevanten Massen-, Impuls- und Energiebilanzen. Dadurch ergeben sich beispielsweise: 

• Druckniveau und Druckverluste in einzelnen Leitungsabschnitten und Komponenten 

• Volumen- oder Massenströme in parallelen und seriellen Strängen 

• Fluidtemperaturen entlang des Kreislaufs 

• Wärmeübertragene Leistungen in Wärmetauschern und thermischen Massen 

• Arbeitspunkte von Pumpen, Ventilatoren und Ventilen 

• Reserve gegenüber Mindestdruck, Kavitation oder zulässigen Bauteilgrenzen 

Auch Rohrleitungsdaten und zulässige Druckbereiche können für die Systemprüfung hinterlegt und in der Simulation gegen Betriebsgrenzen validiert werden.

Simcenter Flomaster stellt Bibliotheken für typische thermo-fluidische Elemente bereit. Dazu gehören beispielsweise Rohre, Kanäle, lokale Widerstände, Abzweige, Ventile, Blenden, Pumpen, Verdichter, Lüfter, Behälter, Akkumulatoren, Wärmetauscher, Kühler, Heizquellen, thermische Massen und Steuerungsbausteine. 
 
Die Standardkomponenten können über Kennlinien, Geometrie-, Verlust-, Material- und Betriebsdaten angepasst werden. Zusätzlich lassen sich unternehmensspezifische Komponentenmodelle, etwa validierte Pumpenkennfelder, eigene Wärmetauscherkennlinien oder interne Baukastenmodule, in wiederverwendbaren Bibliotheken organisieren. Die offene Architektur unterstützt zudem kundenspezifische Bibliotheken, Skripte und Schnittstellen. Auch in 3D-CFD charakterisierte Modelle können aus Simcenter FLOEFD direkt als 1D-Komponente eingelesen werden.

Ja. Der transiente Solver ermöglicht die Untersuchung zeitabhängiger Vorgänge. Dazu gehören beispielsweise Pumpenanlauf, Lüfterregelung, Ventilschaltungen, thermische Lastsprünge, Aufheiz- und Abkühlvorgänge, Änderungen von Umgebungsbedingungen, Befüll- und Entleerprozesse oder bestimmte Fehlerfälle. 
 
Ein typisches Beispiel ist ein Leistungssprung eines Wechselrichters: Das Modell kann zeigen, wie schnell die Verlustleistung in den Kühlkreislauf eingetragen wird, wann sich die Kühlmitteltemperatur erhöht, wie der Regler reagiert und ob Temperaturgrenzen während des Übergangs verletzt werden. Simcenter Flomaster ist ein Werkzeug mit vielseitigem transientem Solver.

Simcenter Flomaster unterstützt Verbindungen zu PLM-, CAD-, Simulations- und Industrial-IoT-Umgebungen. Für Systemsimulationen sind insbesondere Co-Simulation, Functional Mock-up Interface (FMI), FMU-basierter Modellaustausch, Design-Space-Exploration (Simcenter HEEDS) sowie die Kopplung mit weiteren Simcenter-Werkzeugen relevant.  
 
Praktisch kann beispielsweise eine 3D-CFD-Untersuchung einer Kühlplatte Kennfelder für Druckverlust und Wärmeübergang liefern. Diese Kennfelder werden anschließend im Flomaster-Modell verwendet, um den Einfluss der Kühlplatte auf den gesamten Kreislauf zu bewerten. Umgekehrt lassen sich Systemrandbedingungen wie Volumenstrom, Eintrittstemperatur oder dynamische Lastprofile an ein detailliertes 3D-Modell übergeben. Flomaster bietet außerdem CAD-Import von Rohr und Leitungsnetzwerken in ein 1D Modell, Excel-Anbindung sowie offene Anpassungs- und Skriptmöglichkeiten. 

Simcenter MAGNET ist eine elektromagnetische Simulationssoftware auf Basis der Finite-Elemente-Methode. Sie wird verwendet, um elektrische und magnetische Felder sowie deren Wirkung auf technische Komponenten in 2D und 3D zu analysieren. Typische Zielgrößen sind magnetische Flussdichte, Feldstärke, Induktivität, Kräfte, Drehmoment, induzierte Spannungen, Wirbelströme, Verluste und Temperaturkopplungen. 
 
Die Software hilft, elektromagnetische Komponenten bereits vor dem Bau von Prototypen auszulegen und kritische Effekte wie Sättigung, Entmagnetisierung, unerwünschte Kräfte oder übermäßige Verlustleistung frühzeitig sichtbar zu machen. 

Simcenter MAGNET eignet sich insbesondere für niederfrequente elektromagnetische und elektromechanische Anwendungen. Dazu gehören: 

• Elektrische Motoren und Generatoren 

• Magnetische Aktoren, Magnetschalter und Relais 

• Sensoren und induktive Messsysteme 

• Transformatoren, Drosseln, Spulen und induktive Bauteile 

• Permanentmagnetische Systeme 

• Elektromagnetische Antriebe und Linearantriebe 

• Wirbelstrombremsen, Induktionsheizungen und berührungslose Energieübertragung 

• Magnetlager und Levitation-Anwendungen 

Die Software ist für die physikalische Modellierung elektromagnetischer Geräte ideal und unterstützt unter anderem bewegte Komponenten, temperaturabhängige Materialeigenschaften, Magnetisierung bzw. Entmagnetisierung und Hystereseeffekte. 

Ja. Simcenter MAGNET ist für genau diese Art elektromagnetischer Geräte ausgelegt. Es kann beispielsweise den magnetischen Kreis eines Motors, das Drehmoment eines Rotors, das Kraft-Weg-Verhalten eines Magnetschalters, die Induktivität einer Spule, die Sättigung eines Transformatorkerns oder das Sensorsignal eines induktiven Sensors untersuchen. 
 
Für elektrische Maschinen lassen sich insbesondere Einflüsse von Luftspalt, Wicklung, Rotorposition, Materialkennlinien, Magnetgeometrie, Stromanregung und Bewegung bewerten. Damit können Entwickler Varianten vergleichen, bevor Werkzeugbau, Musterfertigung oder umfangreiche Prüfstandsversuche beginnen. 

14. Simcenter MAGNET unterstützt mehrere grundlegende Analysearten: 

• Magnetostatische Analysen für stationäre Feldzustände, etwa bei Gleichstrommagneten, Haltekraftberechnungen oder magnetischen Kreisen. 

• Transiente Analysen für zeitabhängige Vorgänge, etwa Stromansteuerung, Einschaltvorgänge, Motorbewegung, induzierte Ströme und dynamische Kräfte. 

• Frequenzbereichs- bzw. zeit-harmonische Analysen für Wechselstromanwendungen, beispielsweise Transformatoren, Spulen, induktive Komponenten oder Wirbelstromphänomene. 

• Bewegungsanalysen für rotierende, lineare oder allgemein bewegte Komponenten. 

Die Software bietet dafür zeit- und frequenzbasierte, lineare und nichtlineare elektromagnetische Lösungsmöglichkeiten. 

15. Mit Simcenter MAGNET können Entwickler untersuchen, wie elektromagnetische Geometrie, Material, Wicklung, Stromansteuerung und Rotorposition die Leistungsdaten einer Maschine beeinflussen. Relevante Ergebnisse sind etwa Drehmoment, Gegen-EMK, Kraftverteilung, Induktivität, magnetische Flussdichte, Stromdichte und elektromagnetische Verluste. 
     
    Dadurch lassen sich Zielkonflikte früher bewerten, beispielsweise: 

• Höheres Drehmoment gegenüber Bauraum und Materialeinsatz 

• Höherer Wirkungsgrad gegenüber Kosten und Fertigungsaufwand 

• Leistungsdichte gegenüber thermischer Belastung 

• Magnetstärke gegenüber Entmagnetisierungsrisiko 

• Geräusch- und Schwingungsverhalten gegenüber elektromagnetischen Kraftanregungen 

MAGNET verfügt außerdem über einen integrierten Motion Solver mit bis zu sechs Freiheitsgraden, sodass auch bewegte elektromechanische Systeme untersucht werden können.

Ja. Simcenter MAGNET kann nichtlineare magnetische Materialeigenschaften und damit Sättigungseffekte berücksichtigen. Darüber hinaus unterstützt die Software die Modellierung von Wirbelströmen, Kernverlusten, magnetischer Hysterese, temperaturabhängigen Materialeigenschaften sowie Magnetisierung und Entmagnetisierung von Permanentmagneten. 
 
Das ist besonders wichtig, wenn Komponenten mit hohen Feldstärken, dynamischer Anregung, elektrischen Blechen, massiven Leitern, Permanentmagneten oder relevanter Erwärmung entwickelt werden. Ohne diese Effekte können Drehmoment, Kräfte, Verluste und thermische Belastungen deutlich zu optimistisch abgeschätzt werden. 

17. Simcenter MAGNET berechnet zunächst die elektromagnetischen Felder auf Basis von Geometrie, Materialien, Stromanregung, Spannungen, Randbedingungen und gegebenenfalls Bewegung. Aus den resultierenden Feldgrößen lassen sich anschließend technische Kenngrößen ableiten: 

• Kräfte auf ferromagnetische Bauteile, Leiter und Permanentmagnete 

• Drehmomente in rotierenden Maschinen 

• Flussverkettung und Induktivität von Wicklungen 

• induzierte Spannungen und Ströme 

• Kupfer-, Eisen- und Wirbelstromverluste 

• lokale Verlustleistungsdichten als Eingang für thermische Analysen 

Die Software bietet Methoden zur Berechnung von Kräften und Kraftdichten auf verschiedenen Komponentenarten, einschließlich ferromagnetischer Materialien, Permanentmagneten und stromführender Leiter. 

Ja. Elektromagnetische Berechnungen lassen sich mit thermischen, mechanischen und systemischen Analysen verbinden. Elektromagnetische Verluste können als Wärmeeintrag an ein thermisches Modell übergeben werden; umgekehrt können lokale Temperaturen die Materialkennwerte, elektrische Leitfähigkeit oder das Magnetverhalten beeinflussen. Auch eine Optimierung über Simcenter HEEDS kann für eine Kopplung verwendet werden um zwei oder mehr Disziplinen zeitgleich und kombiniert zu optimieren. 

Für eine elektrische Maschine kann so etwa eine gekoppelte Kette entstehen: Simcenter MAGNET bestimmt Eisen-, Kupfer- und Wirbelstromverluste; ein thermisches Modell bewertet daraus Wicklungs-, Rotor- und Magnettemperaturen; die temperaturabhängigen Materialeigenschaften fließen zurück in die elektromagnetische Bewertung. Simcenter MAGNET bietet zudem native Schaltungssimulationen, Co-Simulation und Exportmöglichkeiten für 1D-Systemmodelle, einschließlich Simcenter Flomaster und Simcenter Amesim. 
Eine etwas leichtere Version von Simcenter MAGNET ist auch in Simcenter FLOEFD integriert um direkt gekoppelt thermo-elektromagnetische Wechselwirkungen zu simulieren. 

19. Die Simulation macht den Einfluss einzelner Entwurfsparameter quantifizierbar. Dazu können beispielsweise Magnetgeometrie, Luftspalt, Blechpaket, Zahnform, Nutfüllung, Wicklung, Leiterquerschnitt, Stromprofil oder Materialauswahl systematisch variiert werden. 
     
    Damit lassen sich unter anderem: 

• Verluste reduzieren und der Wirkungsgrad steigern 

• Sättigung und lokale Überlastung vermeiden 

• Magnete gegen irreversible Entmagnetisierung absichern 

• Drehmoment und Kraft gezielt erhöhen oder glätten 

• Gewicht, Materialeinsatz und Bauraum reduzieren 

• Verlustleistungsverteilungen als Grundlage der Kühlung bereitstellen 

• Fertigungstoleranzen und „What-if“-Szenarien bewerten 

Parametrische Studien, Temperaturkopplung und Optimierungsfunktionen helfen dabei, nicht nur einen funktionsfähigen, sondern einen robusten und fertigungsgerechten Entwurf zu entwickeln. 

20. Ein erfolgreicher Einsatz umfasst üblicherweise mehr als die Bereitstellung einer Softwarelizenz. Sinnvolle Unterstützungsleistungen sind: 

• Grundlagen- und Aufbauschulungen für Modellierung, Solver, Ergebnisbewertung und Best Practices 

• Anwendungsbezogene Workshops für konkrete Kühl-, Fluid- oder elektromagnetische Systeme 

• Aufbau eines ersten Referenzmodells oder eines validierten Methodenmodells 

• Datenaufbereitung, beispielsweise Pumpenkennlinien, Materialkennwerte, Verlustmodelle oder Prüfstandsdaten 

• Abgleich und Validierung gegen Messungen 

• Erstellung kundenspezifischer Bibliotheken, Templates und Automatisierungen 

• Unterstützung bei Co-Simulationen zwischen elektromagnetischer, thermischer, CFD- und Systemsimulation 

• Methodikberatung zur Einführung simulationsgestützter Entwicklungsprozesse