FloTHERM 基础培训教程.ppt

FloTHERMBasicTraining,XuLei(徐磊)MechanicalAnalysisDivision,MentorGraphics-MechanicalAnalysisDivision（MAD）介绍,2,MentorGraphicsMAD，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,MentorGraphicsMAD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,Contents,L1IntroductionofElectronicscoolingL2BasictheoryofCFDL3IntroductionofFLOTHERML4BasictheoryofusingFLOTHERMtodosimulationL5Build,solveandanalyzeasimplecaseL6ModelpopularelectronicscomponentL7DoagoodgridL8DiagnosesolutionProblemsL9ImportyourCADmodeltodoCFDsimulation,ContentsContd,L10ModelrefinementL11Furtherrefinement:solidtemperatureL12ExtendingthesolutiondomainandtoolsforgridL13Coolingtechniques:fansandheatsinksL14IntroductionofcommandcenterL15IntroductionofICpackageL16BuildadetailorcompactchipmodelL17DoagoodpostprocessL18UseFLOTHERMtooptimizeyourdesign,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,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),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,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),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,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,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,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,FloTHERM软件主要模块,14,FloTHERM软件,FloTHERM使用流程,15,Solver,Monitoring,FloTHERM使用流程,16,Post-Processing,TemperatureProfile,SpeedVector,Commandcenter优化,DifferentCases,SolveProgress,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,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,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,FloTHERM文件结构,20,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,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,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,机箱的建模,薄壁设置不考虑平面方向的热传导,24,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,风扇的建模,定义风扇旋转,模拟风扇失效,风扇功耗,26,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,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）,28,散热器的建模,29,导热胶与导热垫片的建模,30,导热胶与导热垫片的建模,31,材料定义,32,材料定义,33,2)使用库；,1)直接定义；,功耗定义,34,ThermalAttribution,ThermalAttribution,设定监控点,35,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,网格定义,36,36,求解器设置,37,设置求解方式,设置迭代次数,附加选项,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,38,收敛监控,39,后处理-Table表格,40,后处理-VisualEditor图形化结果输出,41,FloTHERM项目的导入导出,42,可以导入导出的项目(Project)文件,可以导入导出的部件(Assembly)文件,OtherIssues,MeshImprovementImportModelsIntroductionofcommandcenterIntroductionofLibrary,43,MeshImprovement,44,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,网格局域化,45,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。,ImportEDAModels,46,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,ImportCADModels,47,FLO/MCADACIS(SAT),双向的导入导出,IntroductionofCommandcenter,48,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,FloTHERMLibrary,49,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,-基于互联网的IC封装数据库,50,51,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,全球主要散热技术和产品供应商全面支持FLOTHERM软件,52,-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