FlothermV8.1练习题6添加散热器.doc

FLOTHERM V8 Introductory Training CourseTutorial 6练习题6：添加散热器和风扇本练习指导用户完成以下步骤进一步细化置顶盒的模型：1. 创建一个风扇。2. 使用库操作。3. 创建一个散热器。4. 在Visual Editor中显示粒子流。诊断有关收敛的问题。练习题6：添加散热器和风扇Load (读取)项目 “Tutorial 5”，并将其另保存为新项目，取名Tutorial 6。设置其Title(标题)为Addition of heat sink and fan to set top box。在项目管理窗口(PM)中点击图标，激活调色板(Palette)。选中根组件 Root Assembly 并点击调色板中的Assembly(组件)图标 ，将新创建的组件更名为Ventilation(通风)。点击项目管理窗口(PM)中的图标打开Library Manager(库管理窗口)。在Libraries(库)下找到Sanyo Denki Axial Fan(Sanyo Denki 轴流风扇)，选择编号为109P0612H702的风扇。按住鼠标左键，将这一风扇拖拽到”Ventilation”组件中。当提示网格变化时点击No。通过在项目管理窗口(PM)或绘图板(DB)中用鼠标右键点击风扇可进入Location(安置)对话框。将风扇置于PSU旁，风从机箱中吹出。风扇的位置设为(7.5, 75, 270) mm 。注意：单位要正确。在绘图板中查看+Z视图。如果绘图板目前是在4面板模式，那就请改变它为单一的+Z视图面板。观察绘图板中+Z视图的风扇位置，风扇没有与机箱对齐。为使风扇能够与机箱对齐，我们可以使用Align(对齐方式)图标。在项目管理窗口(PM)中，选中机箱“Chassis”，然后按住键同时选中风扇。在绘图板中，点击Align图标，并选择左上角图标。在使用Align(对齐方式)图标时，需要注意：首先选中的元件是固定不动的，之后选中的元件可相对此固定元件进行移动。仅可在绘图板中被激活的视图中执行对齐操作。在四视图模式下，被激活的视图用红色边框表示。在“Electronics”组件(Assembly)下，创建一个新的组件，名为“Detail Component”。在项目管理窗口(PM)中点击View(视图)并选择其中的Expand All(全部展开)扩展所有的组件。此操作也可通过热键F6实现。按y键，激活绘图板中的+Y 方向视图。查看主要元件(PCB1上的“Comp1”)，其功耗为7W。选中项目管理窗口(PM)中的“Detail Component”。保证绘图板中的Snap Toggle(贴附开关)设置在Snap to Object(贴附于物体)。在绘图板(DB)中激活调色板(Palette)。点击调色板中的散热器(Heat Sink)图标，在7W的元件上部绘制出一个散热器。在此您可能会需要进行局部放大。选中散热器(Heat Sink)，右键点击进入Construction对话框。为散热器定义以下信息： 定义基本尺寸 25 x 25 x 3 mm, 散热器类型为Plate fins(平行板散热器)。 内部3齿，齿高22 mm，齿宽1.25 mm。 齿间的网格单元数=3。请确保您刚刚创建的散热器在“Detail Component” 组件中。 在+Y视图中查看散热器，保证散热器的齿沿Z轴正方向排列。如果不是这样就要通过点击绘图板中的旋转图标对散热器进行旋转，以使其置于正确的方向。查看绘图板(DB)中的不同视图(+X 或 +Z)，检查散热器是否正确放置在7W的元件上部。如果没有，将其拖动到正确位置。如果您在拖拽物体的同时按住 键，那麽所有的拖动都将在轴方向上。通过库管理窗口(Library Manager)中材料库中拖拽材料至散热器上，可以将Aluminum (Pure)(纯铝)的材料属性应用于此散热器。在PM中“Detail Component”组下下创建一体区域Volume Region () ，命名为 “Detail Component Region”。位置和尺寸如下：位置： X=45mm, Y=11.6mm, Z=165mm尺寸：X=45mm, Y=38.4mm, Z=45mm确保新创建的region在 Detail Component组下。选中“Detail Component”组件，右键选择Grid Constraints(网格约束)对话框。点击New(新建)，输入以下参数： 名称： X & Z Detailed Component。 选中Minimum Size(最小尺寸) ，并将其值设为0.01 mm。 Maximum size(最大尺寸)= 2 mm。 将Low Side和High Side的膨胀率设为10%。 Low Side和High Side的最大膨胀尺寸为maximum size = 2 mm 。将该网格约束Attach（应用）于改区域的 Override All 。在项目管理窗口(PM)中选择“Detail Component”组件并点击Toggle Localize Grid(局部网格)图标，使“Detail Component”组件内所有元件的周围都布满网格线。您还可以通过选中物体或组件后按键盘热键l的方法来激活或取消局部网格。尝试切换局部网格开/关，观察绘图板中视图的变化。也可使用Grid Summary(网格摘要)图标 来分别查看有和没有散热器局部网格时网格总尺寸的变化。在项目管理窗口(PM)中，选择菜单Model/Modeling(模型/建模)，在Radiation(辐射)项中选择 Radiation Off(不考虑辐射)。在多数强制对流系统中，主要的热量是通过对流来传递，所以辐射的影响可以忽略，不需要求解。右键点击“Chassis”进入Construction菜单 。将Modeling Level(建模级别)项由Thick(厚)改为Thin(薄)。由于不计算辐射，我们不再需要机箱壁的固体温度，所以可将它建模为Thin (薄)。另一个可这样建模的原因是通过机箱壁传导的热量很少。这样建模还有一个优势，即可减少网格数量。将System Grid(系统网格)设置为Coarse(粗糙)。保存此项目。在项目管理窗口(PM)菜单中选择Solve/Re-initialize (求解/重新初始化)，然后点击图标 开始求解。一旦明显发现模型不能收敛，请点击图标 停止求解。这样，您可以尽早停止求解以免浪费时间。此模型有错误，因而需要执行以下纠错步骤： 监控点曲线是否走平？ 执行Sanity Check(错误诊断)时，是否有Errors(错误)或Warnings(警告)信息出现？ 是否划分了足够的网格？ 是否所有几何体的尺寸和位置都正确？启动Visual Editor ，为观察空气如何在机箱和风扇中流过，创建一X 方向的速度矢量平面。移动此观察平面，注意观察气流是如何流经风扇流出通风孔的。您会发现气流被风扇吹出时存在着一些奇怪的现象。矢量的尺寸可以在菜单Editors/Vector(编辑器/向量)中进行调整。另外一种显示气体在系统中流动的方法就是采用粒子源。 删除速度矢量图。选中Chassis的顶部和”High Z”面以及High Z Plate(High Z面上的打孔板)，按热键或选择项目管理窗口(PM)菜单中的Geometry/Hide(实体/隐藏)，隐藏上述被选项。在Visual Editor中，点击风扇的前面。当风扇被选中的时候，点击Create Particle Source 图标创建粒子流。红色的盒子代表粒子源会贴敷在风扇背面。修改Manipulator Type 为 Translate ，滑动粒子源到风扇的前面。在 Property Editor 对话框中，进行下面改动： 设置流线(Streamlines)的数量为50； 选中On(打开)，并保证Visible(可视)处于被选状态； 修改 Particle Appearance为 Arrows； 确保Area Source 被选中； 修改Source Shape为 Rectangle 修改Manipulator Type 为none。在Visual Editor窗口中，点击播放 按纽开始粒子模拟。粒子源将模拟粒子流过系统。 要移动粒子源，修改Manipulator Type为Translate。在之前的速度矢量中看到的奇怪现象将会在粒子流动中同样出现。在Chassis内移动粒子源，观察在不同的位置空气是如何流动的。粒子源的位置与通风孔和风扇一致时其工作效果最佳。完成后记得修改Manipulator Type回 None。取消粒子Property Editor的On 的选择。 大多数不收敛的情况都主要集中在模型的某些区域里。我们希望知道这些区域的位置。在项目管理窗口(PM)中，进入Solve/Overall Control(求解/全部控制)。将Outer Iteration(外部迭代)的值设为1，选中Store Error Field(保存残差场)并设置为Pressure(压力)。点击图标 开始求解。这样做是要记录每个网格单元内的压力残差，以便可以在Visual Editor中显示出来。求解结束后保存项目。回到Visual Editor ，进到 Scalar Fields/FieldError.选择Field Error为显示的值，同时选中 Show Range。备注：场误差位置可能不是完全与显示一致，它显示在盒子外面，但是没有关系。最小的压力场残差以绿色叉号显示，最大的压力残值以红色叉号显示。您可以创建一个显示压力残差的轮廓图。压力残差值由Field Error表示。在机箱中检查风扇的位置，尤其要注意”Z high”方向上打孔板的位置。 分析显示，可能以下两项有问题： 机箱壁阻碍气流从风扇吹出。 机箱局部化网格和机箱外围网格之间过渡区域的网格划分不够。将此项目另存为Tutorial 6B。 将风扇移至位置(35, 7.5, 270) mm 。如果Grid Changed(网格已改变) 的对话框跳出，请选择No(否)。去掉Chassis的Zo High面。在Chassis上右击，选中Construction。Define the Zo-High：不选中Side Exists。增加Z High打孔板面的尺寸使之与chassis面的尺寸一致。回到菜单Solve/Overall Control (求解/全部控制)打开的对话框中，将Outer Iterations(外部迭代)的数值设回500，并使