仿真助力改变淋浴体验

这是一种真正意义上的革新理念，能够改变世界各地人们每天淋浴的方式。

    通常，保护环境就意味着做出一些个人牺牲，例如花时间分类可回收物品、走路或骑自行车出行、随身携带可重复使用的购物袋。

    Nebia的创立，旨在同时实现个人利益及环境效益的兼顾。该公司的创新喷头不仅可将一般淋浴的用水量减少70%，而且还能实现更优异的个人体验，这种体验就是早期用户所说的“变革”。

    公司的名称源自意大利语nebbia意思是“雾”或“薄雾”。Nebia的开创性喷头技术受喷气式发动机喷嘴和农业设备喷嘴的启发，能够产生非常微小的水滴，从而不仅可显著减少用水量，而且还能打造出舒适、笼罩全身的暖云团。这是一种真正意义上的革新理念，能够改变世界各地人们每天淋浴的方式。

创新至上，滴水成川

    Nebia背后的理念来自联合创始人Carlos Gomez Andonaegui——墨西哥一家健身俱乐部的总经理。2010年，Carlos希望减少俱乐部每天20,000人次淋浴的用水量，但又不能影响洗浴体验的质量。他和他父亲Emilio（一位退休工程师）设计出了几款早期雾化喷头的原型，能够形成非常微细的水雾。为了完善这个想法并实现商业化，Carlos招募了一个管理团队，其中包括Gabriel Parisi-Amon和Philip Winter。Parisi-Amon此前的工作经验是在苹果公司管理产品供应链，而Winter一直在为针对发展中国家提供清洁水技术而不懈努力。在落实各种专业技术后，Nebia于2013年正式成立。

仿真助力工程工作

    然而，Nebia在向国际市场推出创新的淋浴喷头产品之前，研发团队需要克服一个严峻的工程挑战，对于习惯了热气腾腾淋浴的消费者来说，这或许是无法接受的难题。Nebia的核心雾化技术叫做H2MICRO™ ，源自农业及航空航天应用，这两个领域通常不考虑水温问题。但在淋浴喷头中应用时，该技术出现了一个严重的工程缺陷：小液滴形成了很大的表面积，这就意味着当喷雾遇到室温空气时，热能会快速丢失。水在刚离开喷头时是热的，但到达淋浴者身上时就凉了很多。Nebia的工程师明白了他们必须解决热损耗问题。

    过去，Nebia采用的工程方法是先构建喷头原型，并对其进行测试，然后再创建新的原型。该流程不仅成本高，而且非常耗时。新部件到位、部件装配、新设计的彻底测试，可能需要几周时间才能完成。

    创新是Nebia的一贯承诺，因此管理团队开始寻求设计与验证流程的替代方法，以便在充分利用高级工程技术的同时，加速产品的发布速度。一旦 Nebia设计团队开始利用ANSYS CFX和ANSYS Fluent的强大功能来解决热损耗问题，相关情况立即就获得显著改观。令人惊喜的是，一名工程师现在每天能研究12种设计迭代方案的热性能，再也不必针对单个原型设计耗费整整一周的时间仅为进行一次物理测试。

热损耗：一连串的设计挑战

    资金涌入使用ANSYS的CFD解决方案，Nebia可以分析成百上千种喷头设计变量的热效应，例如喷嘴的喷水角度、水滴大小、水流的压力和速度、喷嘴几何结构，以及喷头的内部水流等。Nebia设计团队发现，每一个因素都在热损耗管理中发挥非常重要的作用。但是，这些设计因素也会影响淋浴体验的其它重要方面，因此公司的工程团队必须做出一系列的设计权衡。

图1 Nebia的工程团队创建的淋浴喷头系统

    例如，较大的液滴尺寸也许会更有效地保持热能，但可能对人体的撞击力度过大，无法保持品牌所坚持的雾一般的淋浴效果。此外，这可能还会消耗过多的水量，无法达到Nebia严格的节水目标。同样，较快的喷水速度还能减少热损耗，但会给其它性能带来负面效果。Nebia产品研发团队将ANSYS热损耗仿真数据与通过人体实测（将定量与定性结合）收集的实验结果进行了完美结合，从而帮助工程师实现水温、流速和方向、水滴形态及大小以及其它特征的完美平衡，从而打造理想的淋浴体验。使用后期阶段的物理原型验证仿真结果。

图2 高密度聚合物喷头外壳

    通过使用ANSYS软件来仿真不同喷头设计，而非制作和测试早期阶段原型设计，Nebia得以显著减少研发的工作量。实际上，以前需要九个月的研究活动现在仅需一个月的时间。如今，利用ANSYS进行工程仿真已经成为公司独特优势的一部分。每天都会使用仿真，而且为了确保每个喷头系统组件随时间推移的耐用性，公司最终还计划开始使用ANSYS的有限元分析(FEA)解决方案。