STTR Phase I: Nanoscale Transport Processes Prediction/Design/Analysis Tool for NEMS Applications

STTR 第一阶段:NEMS 应用的纳米级传输过程预测/设计/分析工具

基本信息

  • 批准号:
    0232640
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2003-01-01 至 2003-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Technology Transfer Phase I project will produce a unique computational tool for predicting transport in nanoscale systems. The novel approach to be used here is based on Lattice Boltzmann Methods (LBM) which will enable virtual prototyping of nanodevices using grids of up to a hundred million computational cells thus opening the way for computer aided design and analysis of NEMS devices in the data storage industry. Existing LBM codes will be extended to handle the high Knudsen number range applicable for the head disk interface in computer disk drive system. This new analytical model will then be implemented in a commercial software package, PowerFLOW, which is now used for automotive applications worldwide and has early applications in the data storage industry. With this platform, the highest standards of numerical accuracy, parallel efficiency, and geometric flexibility (including full integration with commercial CAD tools), will be obtained. Upon benchmarking this algorithm against simplistic flow data, a nanoscale transport problem of industrial level complexity will be simulated, with the goal to resolve all the relevant geometric details of the slider and to obtain detailed pressure and shear (head) stress distributions. Commercially, this nanoscale transport prediction tool will open new simulation markets, especially at the engineering design level. Secondly, this new technology should open broad new markets for computer aided engineering (CAE), especially in NEMS and related industries, by enabling nanoscale transport prediction in devices of real world complexity which are now designed/optimized using either experimentation or semi-empirical rules. Market analysis shows that the existing CAE market of about $150 MM per year should increase 10- to 100-fold by introducing new prediction technologies at the engineering design level.
这个小型企业技术转移阶段项目将生产出一种独特的计算工具,用于预测纳米级系统中的运输。这里要使用的新方法是基于晶格玻尔兹曼方法(LBM),该方法将使用多达一亿个计算单元格的网格对纳米台词进行虚拟原型制作,从而为数据存储行业中NEMS设备的计算机辅助设计和分析开辟了道路。现有的LBM代码将扩展,以处理适用于计算机磁盘驱动器系统中的头磁盘接口的高knudsen数字范围。然后,该新的分析模型将在商业软件包PowerFlow中实现,该软件流量现在用于全球汽车应用程序,并在数据存储行业中具有早期应用。使用此平台,将获得数值准确性,并行效率和几何灵活性的最高标准(包括与商业CAD工具的完全集成)。在针对简单的流数据进行基准测试该算法后,将模拟纳米级传输问题,以解决滑块的所有相关几何细节的目标,并获得详细的压力和剪切压力(头)应力分布。 从商业上讲,这种纳米级传输预测工具将开放新的模拟市场,尤其是在工程设计水平上。其次,这项新技术应通过在现实世界复杂性设备中启用纳米级运输预测来为计算机辅助工程(CAE)开放广泛的新市场,尤其是在NEM和相关行业中,现在使用实验或半经验规则进行了设计/优化。市场分析表明,通过在工程设计级别引入新的预测技术,现有的CAE市场每年约150毫米应增加10至100倍。

项目成果

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