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FloTHERMBasicTraining XuLei 徐磊 MechanicalAnalysisDivision 2019 12 31 1 MentorGraphics MechanicalAnalysisDivision MAD 介绍 2 MentorGraphics MAD 即过去Flomerics公司 Flomerics是成立于1988年的全球第一家专业从事电子散热仿真的公司 总部 英国伦敦 研发中心 伦敦 波士顿 硅谷圣迭戈 法兰克福 布达佩斯 莫斯科 班加罗尔 分公司 英国 美国 俄罗斯匈牙利 法国 德国意大利 瑞典 日本中国 印度 新加坡 代理商 以色列 韩国 日本 台湾 澳大利亚 巴西 2019 12 31 MentorGraphics MAD主要产品 散热仿真软件嵌入CAD的工程流体动力学 传热仿真软件 FloEFD高级热测试仪 3 2019 12 31 Contents L1 IntroductionofElectronicscoolingL2 BasictheoryofCFDL3 IntroductionofFLOTHERML4 BasictheoryofusingFLOTHERMtodosimulationL5 Build solveandanalyzeasimplecaseL6 ModelpopularelectronicscomponentL7 DoagoodgridL8 DiagnosesolutionProblemsL9 ImportyourCADmodeltodoCFDsimulation 2019 12 31 4 Contents Cont d L10 ModelrefinementL11 Furtherrefinement solidtemperatureL12 ExtendingthesolutiondomainandtoolsforgridL13 Coolingtechniques fansandheatsinksL14 IntroductionofcommandcenterL15 IntroductionofICpackageL16 BuildadetailorcompactchipmodelL17 DoagoodpostprocessL18 UseFLOTHERMtooptimizeyourdesign 2019 12 31 5 电子设备的发展趋势 6 1 热耗上升化 2 设备小巧化 3 环境多样化 2019 12 31 过热 电子产品故障的首要原因 7 发热问题被确认为电子设备结构设计所面临的三大问题之一 强度与振动 散热 电磁兼容 2019 12 31 热设计的基本要求 满足设备可靠性的要求满足设备预期工作的热环境的要求满足对冷却系统的限制要求 8 热设计工程师 与EE ME Layout等项目相关人员紧密配合 力求提高产品各方面性能并降低成本 2019 12 31 了解散热性能的方法 实验研究优点 直观 可靠缺点 昂贵 周期长数值仿真 CFD 优点 周期短 成本低 限制 数学模型的适用程度 9 了解散热性能的数值方法 CFD ComputationalFluidDynamics 2019 12 31 仿真的基本思想 CFD的基本思想是把原来在时间域和空间域上连续的物理量的场 用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替 通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组 然后求解代数方程组获得场变量的近似值 10 2019 12 31 热仿真基本理论 传热的三种基本方式 导热Fourier定律 对流Newton冷却定律 辐射Stefan Bolzman定律 11 2019 12 31 热仿真基本理论 控制方程 能量守恒方程动量守恒方程质量守恒方程 12 2019 12 31 FLOTHERM软件介绍 全球第一个专门针对电子散热领域的CFD软件通过求解电子设备内外的传导 对流 辐射 从而解决热设计问题据第三方统计 在电子散热仿真领域 FloTHERM全球市场占有率达到70 据我们的调查 98 的客户乐意向同行推荐FloTHERM 13 2019 12 31 FloTHERM软件主要模块 14 FloTHERM软件 2019 12 31 FloTHERM使用流程 15 Solver Monitoring 2019 12 31 FloTHERM使用流程 16 Post Processing TemperatureProfile SpeedVector Commandcenter优化 DifferentCases SolveProgress 2019 12 31 Asimplecase FloTHERM基础介绍FloTHERM仿真的基本操作和流程电子设备常见原件的建模网格划分求解监控与后处理 17 2019 12 31 FloTHERM用户界面介绍 18 ProjectManager项目管理器提供树状结构的几何体和模型数据管理 DrawingBoard 模型 绘图板提供创立和修改几何模型的简易界面 面向对象的建模技术 专业针对电子热分析的参数化模型 完全三维CAD风格 2019 12 31 FloTHERM用户界面介绍 19 Table数据表窗口提供输入输出参数的数据表输出 Visualeditor图形输出窗口提供结果的图形动态输出 2019 12 31 FloTHERM文件结构 20 2019 12 31 FloTHERM文件结构 21 首先FLOTHERM软件借助四个目录管理文件管理每个项目文件 千万别去尝试去修改项目文件中名中的数字串 2019 12 31 定义一个新项目 定义项目名称定义散热环境以及散热方式定义求解域 22 2019 12 31 太阳辐射的定义 设置 设备的纬度工作日期工作时辰云遮当比 设置 被照射表面的反射率 23 2019 12 31 机箱的建模 薄壁设置不考虑平面方向的热传导 24 2019 12 31 滤网 通风孔 打孔板的建模 尺寸 孔的形状与大小 孔的间距 直接定义开孔率 25 2019 12 31 风扇的建模 定义风扇旋转 模拟风扇失效 风扇功耗 26 2019 12 31 PCB板的建模 PCBSmartPart不考虑平面传导的薄板模型全面考虑三个方向的热传导直接确定含铜量直接定义重量分层定义含铜量 各向异性的立方体 27 2019 12 31 芯片建模 搭建几何结构 复杂程度随考虑细致程度变化 简单 复杂 双热阻模型 较简化 热阻网络模型 较复杂 29 2019 12 31 散热器的建模 30 2019 12 31 导热胶与导热垫片的建模 31 2019 12 31 导热胶与导热垫片的建模 32 2019 12 31 材料定义 33 2019 12 31 材料定义 34 2 使用库 1 直接定义 2019 12 31 功耗定义 35 ThermalAttribution ThermalAttribution 2019 12 31 设定监控点 36 Step1 选定要监控的元件 Step2 点击monitorpoint 监控点生成 默认位置为选定元件的几何中心 也可以不选择元件 直接建立监控点并把位置设置到关心的地方 2019 12 31 网格定义 37 37 2019 12 31 求解器设置 38 设置求解方式 设置迭代次数 附加选项 2019 12 31 错误检查与初始化 错误检查Error DataerrorinterruptingsolutionWarning flagssetupproblemssuchasincorrectlocationofboundaries e g afandetectedinsideablockInformation purelyinformational e g objectencounteredoutsidethesolutiondomain初始化 39 2019 12 31 收敛监控 40 2019 12 31 后处理 Table表格 41 2019 12 31 后处理 VisualEditor图形化结果输出 42 2019 12 31 FloTHERM项目的导入导出 43 可以导入 导出的项目 Project 文件 可以导入 导出的部件 Assembly 文件 2019 12 31 OtherIssues MeshImprovementImportModelsIntroductionofcommandcenterIntroductionofLibrary 44 2019 12 31 MeshImprovement 45 网格的密度增加 能得到更为详细的解 代价 内存使用量计算时间 目标 网格独立解 2019 12 31 网格局域化 46 选中某物体 加网格约束 局部化 支持多层嵌入式网格 可以进行不限层数的局部加密 2019 12 31 ImportEDAModels 47 完全兼容业界通行的IDF格式文件 支持EDA软件 IDF2 0IDF3 0 CADENCEMENTORGRAPHICSZUKENPowerPCB等等 大大简化复杂PCB模型的建模 2019 12 31 ImportCADModels 48 FLO MCADACIS SAT 双向的导入 导出 2019 12 31 IntroductionofCommandcenter 49 DOE DesignonExperiments 实验设计 由软件或用户安排N种设计方案 软件自动进行包括模型生成 网格划分和求解的批处理 SO SequentialOptimization 自动顺序寻优 用户给定可变参数区间和优化目标权重 软件自动寻找最优方案 CommandCentre运用两者的结合 两个优化量 一个二维的变化区间 无数种方案 首先找出N种DOE方案 达到最优覆盖率 进行DOE计算 找出DOE最优解 从DOE最优解出发 寻找SO最优解 最后找出局部最优解 DOE SO SO DOE 2019 12 31 FloTHERMLibrary 50 库内容 PC机箱芯片库PCB库风扇库滤网 打孔板库散热器库接触材料 导热垫片 材料库 网格流体工况辐射属性阻尼热源瞬态函数计算模型 支持双向的导入导出 2019 12 31 基于互联网的IC封装数据库 51 2019 12 31 52 在预定义的菜单式界面输入简单的最基本数据 如 管脚数目 外形尺寸 热功耗 快速生成一致的模型可详细定义更多封装内部结构数据获得特殊封装模型提供可靠的精确模型和简化模型 与环境无关 基于互联网的IC封装数据库 2019 12 31 全球主要散热技术和产品供应商全面支持FLOTHERM软件 53 全球FloTHERM软件用户的免费数据库本网站由Flomerics公司创建并邀请各大散热产品