1.清楚Flotherm的用途:
Flotherm可以为我们的电子设备建立虚拟模型,然后对我们的电子设备开发的前期阶段做初步热分析,预测其系统流场,温度分布,速度场,散热性能的可行性做前期的分析。降低我们的开发成本。
2.Flotherm完成一项仿真由哪几步组成:
Pre-Process CFD Solver Post Process Optimization
3.Flotherm基本界面的熟悉,如Project Manage,Drawing Board,Profile,Visual Editor等 Drawing Board Operation中快捷键的学习。
4.建模:
学习基础的建模要点。建模之前要清楚所建物体的结构。有时候建模不需要很详细的结构定义(建模太复杂,会增加求解的时间),但是有时候又要建立很精准的模型(如芯片的封装形式)。
Cuboid:模拟低功耗器件、无功耗器件、结构件。建模时须注意正确设置:位置、尺寸、材料属性及热属性等。
Resistance:体流阻和面流阻的设置,了解各参数所代表的意义。设置尺寸和位置,阻抗属性的设置:阻尼类型(Volume,planar),损失系数基于(approach velocity,device velocity,accelerated),Free Area Ratio,损失系数,而且要保证阻抗属性要应用于X,Y,Z三个方向上。
Heatsource:体热源在系统分析的应用、面热源在器件功耗设置方面的应用。
Assembly:合理有序组织模型库。可以将我们所建模型进行合理分类,使项目列表清晰。
Region:利用region进行局域化网格的设置,掌握局域化网格参数设置的方法,通过体region和面region获取计算所需结果的方法,如平均温度、平均流速、压降等。局域化网格的学习还有待加强。
Heatsink:掌握不同散热器的建模方法,以及非标准模型的建模方法和参数设置。Heatsink Base长宽高的设置,HeatsinkType(Plate Fin, Pin Fin),Modeling Method.若是Plate Fin,则需要设置Internal Fins:Number,height,Gap等。若是Pin Fin则设置会不一样。对于非标准模型的建模方法目前还不是很了解,在以后的学习中还需要强化。
Component:掌握常用器件的建模方法,参数意义。设置功耗,位置尺寸,Side of Board(位于板的顶面或底面),Modeling Options:Apply over Board(没有实物只是将其功耗和其他热属性附在PCB板上) or Discrete等。与Compact component的不同是Compact component是模拟双热阻时建模所用。
PCB:掌握PCB的基本参数设置方法。定义PCB的长宽厚及位置,需注意PCB的方向,根据轴的方向可知PCB的顶部位于机箱的底部还是顶部。将‘Modeling Level’(建模级别)项设置为‘Conducting’(传导)后才能设置PCB的厚度。
设置‘% Conductor by Volume’(导体所占体积比),一般我们会设置为10%。
设置‘Dielectric Material’(绝缘体材料)项Material为FR4
设置‘Conductor’项Material为 ‘Copper (Pure)’,PCB板一般是铜作为导体,对于其他导体,建模时可做相应的修改。
‘Summary’(摘要)中检查平面热传导率In Plane Conductivity和板厚度方向热传导率Normal Conductivity(法向热传导率)两项的值。
5.设置边界条件与材料属性及各参数设定的意义:如风扇参数的设定,材料的导热系数,传热系数,辐射系数等的设置。这些需要一定的热学基础,才能将这些定义设置的正确。这一部分还需要在以后的工作中多总结。
6.建立网格及网格优化:
仿真过程中对于尺寸较小而有功耗的元件,应关注元件上的网格划分,一般情况下应在各个方向保持5个以上的网格,必要时需对元件添加局部网格约束。元件的热流密度越大,元件对应的网格数量应越多。在进行网格划分时,如果将两种不同的物体划分到同一网格内,比如将空气和芯片的一部分划分到同一网格内,得到的结果就可能与实际结果有一定的差异。在对散热片建模时,同样需要关注网格,为了更好的描述散热片的流体边界层、热边界层的变化,一般在散热片两齿之间至少应保持3个以上的网格。
设立好系统网格后,可以从“Grid Summary”中检查整体网格的质量。其中,左侧下方列出各个方向网格的最大比值,要将网格长宽比控制在20以内,软件允许200以内可以计算,超出范围容易造成模型计算发散。X,Y,Z三个方向上最小网格产生较大比值的原因通常有两类:
1、是由于几何模型建立时,不同物体边界之间产生细小网格线所造成。解决办法是将产生细小网格物体尺寸做细微调整,消除小网格,这样可以减少不必要的网格数量,提高质量。2、对于有些模型中,必须保留细小网格,比如详细芯片模型,斜面等。可通过采用局域化方法将小网格约束在一定范围之内,同时加密该处网格,这样可以消除大比值问题。关于局域化网格的优化,我还需要多做一些仿真多总结一些技巧。
7.得出仿真结果进行热分析与优化。