FLOTHERM V7 练习题 2建立、求解、分析一个简单的电子设备X

FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 1 练习题练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 本练习指导用户建立一个简单的电子设备模型，步骤如下： 1. 创建和保存一个新的工程文件。 2. 设定环境条件； 3. 创建一个带有通风孔的机箱； 4. 在机箱内增加热源； 5. 定义网格并求解； 6. 分析结果。 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 启动启动 Flotherm 在项目管理窗口项目管理窗口(PM)中选择菜单 Project/New(项目项目/新建新建)并选择 “Defaults”(缺省缺省)表. 选中文件 “DefaultSI” 并按OK(确定确定)。 这就按缺省设置缺省设置(标准国际单标准国际单位位)打开一个新的工程文 件，其它的设置参数也都回复为缺省值。 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 2 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 要将此文件存成新文件，在项目管理窗口项目管理窗口(PM)中选 择Project/Save As(项目项目/另存为另存为)。 在Project Name(项目名称项目名称)栏中键入”Tutorial 2” 。 在Title(标题标题)栏中键入”Simple Electronics Box”。 单击Notes(备注备注)按钮。在文本编辑框中输入一些和 项目有关的信息。比如“This is an initial model of the electronics box.”。单击Date(日期日期)和Time(时时 间间)按钮，为项目创建日期和时间信息。 注意: 使用Notes(备注)容易追溯对该项目发生的变 化以及在与协作者间进行 Flotherm 文件交换的时候 使得交流效率更加有效。 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 3 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 整体的缺省尺寸单位可在项目管理窗口项目管理窗口(PM)中设 置。在菜单条上, 选择Edit/Units(编辑编辑/单位单位)。 在 Unit Class (单位类型单位类型)下面选中 LENGTH(长长 处处) 并 在 Use Units(使用单位使用单位) 中选择 mm。 选 Dismiss(离开离开)退出对话框。现在长度的单位在大多 数 FLOTHERM 对象设置中缺省为 mm ，甚至在关 闭 FLOTHERM 后重新打开也一样。 在 项 目 管 理 窗 口项 目 管 理 窗 口 (PM) 中 选 择 菜 单 Model / Modeling(模型模型/建模建模)。对话框显示建模参数的缺省 设定： Flow and Heat Transfer(流动和传热计算流动和传热计算) 3-dimensional(三维模型三维模型) Radiation off(不考虑辐射不考虑辐射) Steady State(稳态稳态) Solar Off(不考虑太阳辐射不考虑太阳辐射) 点击点击 Cancel（取消） 另外在项目管理窗口项目管理窗口(PM)中选择菜单Model / FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 4 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X Turbulence(模型模型 /湍流湍流 )确定选择了 Automatic Algebraic Turbulence Model(自动自动 Algebraic 湍流模湍流模 型型) 点击点击 OK（确定） 同样，在项目管理窗口项目管理窗口(PM)中选择菜单Model / Gravity(模型模型/重力重力)，缺省的重力作用方向设置为 Negative Y-Direction(Y-轴负方向轴负方向) 点击点击 OK（确定）。 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 5 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 6 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 下面的步骤帮助您设定求解域的大小： 在 PM 中,点击 () 图标，再右键右键点点击击， 然后在弹出菜单中选Location(安置安置)选项。这时会 出现一个Overall Solution Domain (所有求解域所有求解域)对 话框。需要注意的是尽管我们已将长度单位单位Unit设 置为 mm，但在Overall Solution Domain (所有求解所有求解 域域)中仍旧是 m。求解域尺寸需改动如下： X=0.25m Y=0.075m Z=0.3m. 求解域的position(位置位置)项应该保持为(0，0，0)m。 然后单击OK(确定确定)按钮。 在此，我们将求解域尺寸设置为与机箱一样大小。在练习 5 中我们将考虑另 一种情况。 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 7 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 单击图标，打开绘图板绘图板(DB)，可以察看您所定义 的求解域大小。现在您可以在此窗口中察看和修正 模型 。 您还可以在绘图板绘图板中用鼠标左键单击抓取点并拖动 红色边框，将求解域的尺寸改变为您需要的大小。 同时您也可通过选择在抓取点间的高亮度的线来重 新定位求解区域的位置。按住鼠标左键不放并进行 拖动，可以将一个区域移动到一个新位置。 重设绘图板应用窗口绘图板应用窗口和项目管理窗口项目管理窗口(PM)尺寸以便 在您的屏幕上这两者同时可见。 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 8 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 要定义应用于求解域边界的环境条件，需要打开 Ambient Attribute(环境属性环境属性)对话框。 在项目管理窗口项目管理窗口(PM)中选择System(系统系统)项上单击 鼠标右键，在下拉菜单中选取Ambients(环境环境)，将 会显示环境对话框。单击New(新建新建)按钮将会出 现Ambient Attribute (环境属性环境属性)对话框。 输入以下信息： Ambient Attribute Name(环境属性名称环境属性名称) : Stagnant Air at 35C Heat Transfer Coefficient(换热系换热系数数): 5 W/m2.K. 压力，温度和速率采用缺省设置。 单击OK(确定确定)按钮保存设置，退出对话框。 备注: 环境条件是连接求解区域和外部环境的边界条 件。把换热系数（Heat Transfer Coefficient）设为 5 W/(m2K)时，我们就确保了任何一个与求解区域 （Overall Domain）相接触的固体表面都将传递一部 分热 5 W/m2.K。 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 9 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 保证Attachment(应用于应用于)选择在Default All(缺省缺省 全部全部)。这样，环境属性就会应用于所有求解区域的 边界条件上。选中列表中的“Stagnant Air at 35C”并 单击Attach(应用于应用于)。 这样，“Stagnant Air at 35C”就会出现在Currently Attached(当前已应用于当前已应用于)中。点击Dismiss(离开离开)， 退出Ambient Attribute (环境属性环境属性)窗口 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 10 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 在 项 目 管 理 窗 口项 目 管 理 窗 口 (PM) 中 ， 选 择 菜 单 Edit/Preferences(编辑编辑/参数选择参数选择)，在弹出的窗口 中，确认显示位置显示位置“Display positions in”设置为 Absolute Coordinates(绝对坐标绝对坐标)。 局部坐标局部坐标(Local Coordinates)和绝对坐标绝对坐标(Absolute Coordinates)的区别将在练习 3中详细解释。 在项目管理窗口项目管理窗口(PM)中，点击调色板调色板(Palette)图标 （或按热键 F7）调出调色板调色板。您会看到各种不 同 的 模 块 ， 诸 如 立 方 体立 方 体 (Cuboid) ， 箱 体箱 体 (Enclosures)，风扇风扇(Fan)等，这些都可在 Flotherm中 直接建模。 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 11 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 选中根组件根组件Root Assembly，并单击Enclosures(箱箱 体体)图标。这会使箱体箱体尺寸与求解域求解域(Overall Domain)尺寸随时保持一致。 选中Enclosure图标并再次单击它。将Enclosure 重命名为“Chassis”。点击项目管理窗口项目管理窗口(PM)中任意 位置可退出名称编辑模式。您可以用同样的方法为 整个组件中任意模型命名，长度最多为 32个字符。 选中“Chassis”并使用右键调出Enclosure (箱体箱体)菜 单。选择Construction察看输入对话框。三维尺寸 应 该 为 (250,75,300) mm 。 保 证 选 项 Modeling Level(建模级别建模级别)选择在Thin(薄薄)。将机箱壁厚度厚度 Thickness设置为 1.6 mm。 点击点击OK退出Enclosure (箱体箱体)菜单。 注意: 点击点击Apply将应用新的任何更改，但是不会 退出菜单，如果点击 OK那就应用新的任何更改 同时退出菜单。 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 12 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 要将材料属性Mild Steel(低碳钢低碳钢)应用于机箱，右键 点击该“Chassis”。选择Material(材料材料)，在弹出的 窗 口 中 点 击 Library( 库库 ) ， 这 时 出 现 Material Libraries(材料库材料库)窗口。点开+，扩展Libraries (库库)，再点开Materials材料材料库。展开Alloys(合合 金金)，选中Steel (Mild) (低碳钢低碳钢)并点击Load(读读 取取)。单击Dismiss(离开离开)关闭Material Libraries (材料库材料库)窗口。 回到Material(材料材料)窗口，在Selection(选择选择)中选 中Steel (Mild) (低碳钢低碳钢)并点击Edit(编辑编辑)出现 Material Property(材料属性材料属性)对话框。单击OK关 闭此对话框。 再回到Material (材料材料)窗口，点击Attach(应用于应用于) 将 刚 才 设 置 的 材 料 性 能 应 用 于 机 箱 并 点 击 Dismiss(离开离开) 关掉此窗口。 备注: 1. 在Material Property (材料属性材料属性)窗口中，您将注意到有一项关于 Electrical Resistivity(电阻电阻)的设置。提供此项设置是以便您求解焦耳 (Joule)加热。详细内容请参考 on-line Help（在线帮助）。 2FLOTHERM 可与 FLO/EMC 链接，FLO/EMC 是一个电磁兼容分 析软件。因此在Material Property (材料属性材料属性)中您会看到 EM（电磁 属性）菜单。如果您需要了解更多有关 FLO/EMC 的信息，请与您的 Flomerics销售代表联系。 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 13 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 要使空气能够在机箱内流通，需要在机箱壁上打 孔，以下我们用打孔的板代替机箱壁进行建模。 在项目管理窗口项目管理窗口(PM)中，点击“Chassis”部件前面的 扩展符+，您将看到不同的壁面。 选中Wall (Low Y)并在调色板调色板中点击孔图标 。 选中Hole(孔孔)并右键打开Construction对话框。输 入以下位置及尺寸信息： 位置 Position (mm): X= 20 Z= 20； 尺寸 Size (mm): X= 190 Z= 80。 点击OK(确定)。 再创建两个孔，一个在Wall (Low Z)，另一个在 Wall (High Z)，它们的位置尺寸如下： 位置 Position (mm): X= 20 Y= 10.； 尺寸 Size (mm): X= 190 Y= 40。 在绘图板绘图板中检查每个孔的位置和尺寸。注意每个选 中的对象都会显示关联的轴坐标。这将会帮助您理 解每个部件是如何定义和定向的。 . 备注: Hole in Block窗口中提供了选项可将孔用以下方式代替： 1. 缺省设置是一个Open Space（开孔开孔）；. 2. 还可选择Material，重新设置Enclosure（箱体箱体）的材 料属性； 3. 或选择Flow Resistance（流阻流阻），定义一个与损耗系 数有关的孔。 我们可以用第三种选项定义机箱的通风孔但这里我们用更加智能 化的方法，它就叫作”Perforated plates”(打孔板打孔板)。 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 14 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 可以在绘图板绘图板中通过使用 Perforated Plate (打孔打孔 板板)简单部件(SmartPart)建立打孔板的模型。 让我们定义覆盖于Low Y壁面的打孔板。选中视图视图 0(View 0)，点击图标 将其切换至全屏。点击绘绘 图板图板中的Toggle Snap(贴附开关贴附开关)图标，将其设置为 Snap to Object(贴附于物体贴附于物体)模式。 在项目管理窗口项目管理窗口(PM)中，选中孔Low Y。点击绘图绘图 板板中的调色板调色板图标并选择简单部件“Perforated Plate”(打孔板打孔板)图标 。从孔的左上角起至孔的右 下角拖拽出一个打孔板。 备注：在Snap to Object（贴附于物体贴附于物体）模式下 ，您可以将对象的坐标值精 确到小数点后 5 位。因此我们建议您在可能的情况下要将Toggle Snap Grid 设回到Snap to Grid（贴附于网格贴附于网格）模式。 Snap Toggle Icon may look different. FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 15 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 选中“Low Y Plate” ，右键点击进入Construction菜 单。 确定打孔板的尺寸与前面定义的孔的尺寸一致。 将选项Hole Type(孔型孔型)设置为Square(正方形正方形)， 边长边长Side length设为 4mm, X方向和 Y方向上的孔孔 间距间距（Xo Pitch，Yo Pitch）均设为 6mm。检查 Calculated Free Area Ratio。 热阻模型热阻模型 Resistance Model 保留为Automatic(自自 动动)。 在绘图板绘图板中点击图标，回到四视图状态。选中视 图 2(+Z)并将其切换至全屏。在孔Low Z上依同样 方法画出一个Perforated Plate（打孔板打孔板）并更名为 “Low Z Plate”。 编辑菜单Construction，依照“Low Y Plate”改变其 设置。 由于孔Low Z和孔High Z完全相同。我们可以拷 贝“Low Z Plate”，将复制的打孔板更名为“High Z Plate”即可。方法是选中“Low Z Plate” ，然后 +C 复制。再选择根组件根组件Root Assembly(安 放打孔板的位置)按+V 粘贴。 将复制的打孔板更名为“High Z Plate” FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 16 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 由于“High Z Plate”被复制在 “Low Z” 机箱壁面上， 所以我们要把它移到正确的位置上，即“High Z” 机 箱壁面上。 转换到视图 3并选择“High Z Plate”。注意：从项目项目 管理窗口管理窗口(PM)中选择这一打孔板会更方便。 按住键并将使用鼠标左键将“High Z Plate”拖 到左面的机箱壁。注意注意：一定要点中所选部件的边一定要点中所选部件的边 缘处再移动部件缘处再移动部件，否则会改变部件的尺寸否则会改变部件的尺寸。 Low Z Plate High Z Plate FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 17 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 最后要定义的边界条件就是机箱的功耗。 在绘图板绘图板中，使用图标切换至四视图模式。将 Toggle Snap(贴附开关贴附开关)转换为Snap to Grid(贴附贴附 于网格于网格)图标 。 在视图 0 中，绘制一个Volumetric Heat Source(体体 积积热源热源)。点击调色板调色板中的图标。从“Low Y Plate” 的左上角开始拖拽出一个尺寸为 190 40 260 mm 的 几何体。您可在窗口底部的信息条中看到新建物体 的尺寸和位置。 右键点击项目管理窗口项目管理窗口(PM)中的Source(热源热源)，进 入Location(安置安置)菜单。修正热源的尺寸： X = 190 mm; Y = 40 mm and Z = 260 mm. FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 18 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 将位置坐标 Y 设为 10 mm，热源 Y 方向的尺寸设为 40 mm。热源位置坐标 X 和 Z 的值均为 20mm。 右键点击Source (热源热源)，进入Source (热源热源)菜 单。点击New创建一个新的热源。在 Name(名称名称) 中输入 “25 Watts”。点击Define(定义定义)。在弹出的 窗口中选中Activate(激活激活)，激活Source (热源热源)， 选择Total Source (总功耗总功耗)，并输入 25W。 两次点击OK(确定确定)关掉两个窗口。并点击Attach 将 “25 Watts” 的 热 源 属 性 应 用 于 该 热 源 。 确 定Source (热源热源)菜单中Currently Attached(当前当前 已应用于已应用于)行显示“25 Watts”。 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 19 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 由于要监控机箱内的温度，我们创建一个虚拟的探 针，名为Monitor Point(监视点监视点)，位于机箱中心。 在项目管理窗口项目管理窗口(PM)中，选择“Chassis”并点击调色调色 板板(Palette)中的监控点图标。 将其更名为“Box_temperature”。 备注：要保证创建的监控点位于机箱的中心，只有通过项目管理窗口(PM)才 能实现。 FLOTHERM V7 Introductory Training Course Tutorial 2 FLOTHERM/V7 .1 Page 20 练习题 2: 建立、求解、分析一个简单的电子设备 X 在开始定义网格之前，我们需要再安排一下项目项目管管 理窗口理窗口(PM)中装配树结构的布局。 选中根组件根组件Root Assembly，使用图标创建两个 子 组 件 。 将 它 们 分 别 命 名 为 “Structure” 和 “Electronics”。 将 “Source” 拖 放 到 子 组 件 “Electronics” 中 。 将 “Box_Temperature”， “Chassis”和打孔板都拖放到 子组件“Structure”中。 在绘图板绘图板中，使用键盘热键g 打开网格。 点击图标 进入System Grid(系统网格系统网格)。 点击Medium(中等中等)定义中等网格。软件会根据模 型的情况自动设置最小网格单元尺寸和最大网格单 元尺寸。 确保Dynamic Update(动态更新动态更新)已选中，这样，网 格 就 可 以 自 动 更 新 。 检 查 绘 图 板绘 图 板 中 和 System Grid(系统网格系统网格)菜单中的网格 点击点击 Dismiss，退出对