EFD.Pro电子产品散热教程(上)

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6. 展开 Alloys 文件夹并且选择Steel Stainless 321 为 Default solid， 点击Next； 7. 修改Default outer wall thermal condition的参数值（Value）为 Heat transfer coefficient（热传递系数），将热传递系数设为10， 温度保持不变，其它设置也不变，点击Next；
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1. 在 EFD.Pro 分析树，右击Boundary Conditions（边界条件） 图标并且选择 Insert Boundary Condition。 2. 选择所有通风口的内表面（图中通风口均用实体给代替了）； 3. 选择Pressure openings并选中Environment Pressure；
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1. 点击 Flow Analysis ☞ Insert ☞ Fan，Fan 对话框出现； 2. 在Fan选项中就定义一个合适的风扇或是自己新建的风扇； 3. 在Fan Type中选择External Outlet Fan；
4. 如图所示选择FAN.PRT的内表面，点击确定；
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4. 设置分析类型为 Internal，在物理特性下勾选 Heat ， conduction in solids，以及Radiation，点击Next 5. 展开 Gases 夹并且双击 Air 行。保持默认的 Flow Characteristics。
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准备模型
在这个分析组件中存在很多特性,零件或子组件不需要 分析。使用 EFD.Pro 之前,仔细检查模型中不参与到分析 中的元器件是一种良好的软件使用习惯。剔除那些不参与 到分析中的元件可以减少对计算机资源的要求和求解时间。 这个组件中包含了如下一些元件：外壳，主板，PCB板， 电容，电源，散热器，芯片，风机，螺钉，风扇支架，盖 子等。通过点击 Pro/ENGINEER 模型树中的特征，你可以 看到所有的这些元器件。在这个教程中我们通过对入口盖 子内表面处的 Fan 设定一个边界条件来对风机进行仿真。 这个风机的几何外形比较复杂，重新生成的话需要一定时 间。因为风机的外壳在机壳之外，所以我们可以将其压缩 （Pro/E功能）从而加快 Pro/ENGINEER 的操作。
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• 此时，PRO/E左边的分析树会出现我们刚刚定 义的新例子，在后面的操作中都会在这里表现 出来，需要编辑这些操作也只需要在这里编辑 即可。 • 同时模型中的周边也出现了一个黑色线条组成 的外框，此外框包围的部分即为求解域。
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检查模型
1. 点击Flow Analysis ☞Tools ☞Check Geometry 打开检查几何文件对话框；
2. 点击Check检查几何文件
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创建EFD.Pro项目 项目 创建
1. 点击 Flow Analysis ☞ Project ☞ Wizard打开向导对话框； 2. 点选create new,以便创建一个新的配置，命名为HB7216L， 点击Next； 3. 选择SL（国际单位），将Main对话框中的Temperature单位 修改为 °C，点击Next；
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5. 在 Settings（设置） 页展开 Thermodynamic Parameters （热力学参数） 项，检查Ambient pressure（环境压力） 是否为大气压力； 6. 返回到 Definition（定义） 页，接受Face Coordinate System 作为参考 Coordinate system（此为系统默认值）；
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• 前面的设置为整个向导（Wizard）设置过程，总观之，向导 包含以下几个方面的内容：
– – – – – – – –
项目配置 单位系统 分析类型 默认流体 默认固体 (必须勾选固体间导热选项) 壁面条件 初始条件 (对外部分析而言就是初始与环境条件) 结果与计算“精度” 结果与计算“精度”
• 外流分析-External flows 例如，绕飞机、绕汽车、绕建 筑物流动等等。
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流体类型及压缩系数
• 气体 / 液体
• 牛顿 /非牛顿流体
• 压缩与不可压缩流体
• 蒸气
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不可压缩流体
ρ= ρ(T, y),
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8. 对此页的所有数据均不做修改，直接点击Next； 9. 接受 Result resolution 的默认值并且保持自动设置 Minimum gap size 和 Minimum wall thickness，点 击 Finish。现在 EFD.Pro 利用赋值数据方式创建了 一个新的例子。
Lecture 1
介绍
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EFD的定义 的定义
• EFD英文全称为Engineering Fluid Dynamics 即 工程流体动力学
• EFD是一款高级而又灵活易用的流体流动与换热 分析软件。
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4. 点击Settings，保持 Settings 页中的默认设置； 5. 点击确定；新的 Environment Pressure 1 项出现在 EFD.Pro 分析树中。
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多孔板定义
定义多孔板是为了通过定义流动区域的百分比来方便的考虑 孔的效应。 在此模型中并未定义多孔板，即将孔的利用率假定为100%； 此处只介绍下打孔板的定义方法，有兴趣的可以试着定义：
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Lecture 2
EFD.Pro 实例讲解
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序
这一阶段我们将以HB7216L的机型为例进行讲 解，展现了如何对涉及到固体导热的流动分析 进行每一步基础的设置。这个例子的基本原则 是适用于所有的散热及内流动的问题。
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1. 点击 Flow Analysis ☞ Tools ☞ Engineering Database。 2. 在数据库（database）树中选择 Perforated Plates（多孔板）, User Defined（自定义）。右击并且选择 New Item； 3. 根据模型情况选择相关数据及相应的有效截面积比例并保存，退出； 4. 点击 Flow Analysis ☞ Insert ☞ Perforated plate； 5. 选择EFD.Pro 分析树下的 Environment Pressure 1 项； 6. 点击 Browse 进入 engineering database。从Database tree, User Defined 中选择新建的打孔板。 7. 点击确定，新建的 Perforated Plate 1 出现在 EFD.Pro 分析树中。
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定义热阻
我们将电子封装热性能简化为两个热阻块结合在一起的双热 阻模型； Rjb 和Rjc 分别是芯片结点至PCB板和芯片外壳的热阻。双热 阻模型的其它表面是绝热的。EFD.Pro 要求通过建立一个块来创 建芯片结点和外壳结点。
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Lecture 3
目标和条件
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定义风扇
风机就是一种流动的边界条件。你可以在没有定义边界 条件（Boundary Conditions）和来源（Sources）的固体表 面处来定义风扇（Fans），也可以在模型的入口或出口处人 工的加一个盖子来定义风扇。还可以在内部流动区域的面上 定义内部风扇。 风机被认为是体积流量（或质量流量）随着选定的进出 口面上压降不同而变化的理想装置。风机的体积流量与静压 降的特性曲线来自工程数据库（Engineering Database）。
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7. 接受 X 作为 Reference axis（此为系统默认）； 8. 点击 确定，新的 Fans 文件夹和 External Inlet Fan 1 项出 现在 EFD.Pro 左边的分析树中。
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EFD的分类 的分类
b: 通用的流动与换热动分析软件 EFD.Pro: 完全集成于 Pro/ENGINEER中 的b版本 EFD.V5:完全集成于CATIA V5中的 b版本
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分析类型
• 内流分析-Internal flows 例如，管内流动、容器内流动、 建筑物内流动。
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定义边界条件
除了开口处定义了风机之外，任何流体流经系统处都要定 义边界条件。边界条件可以 压力（Pressure）, 质量流（Mass Flow）, 体积流（Volume Flow） 或 速率（Velocity）的形式定 义；也可以使用边界条件（Boundary Condition）对话框来定 Boundary Condition 义 理想墙壁（Ideal Wall）边界条件，这个边界条件可以是绝热、 无摩擦壁面；或定义真实墙壁（Real Wall）边界条件，这个边 界条件可以设置壁面粗糙度或者温度以及模型表面的热交换系 数。对于具有内部固体导热的分析，你也可以通过定义一个 外 墙（Outer Wall）边界条件来对模型外壁面设置一个热特性边界 条件。
理想气体
ρ=
P RT
y R = Runiv ∑ Mm
m
m
M, µ= µ(T), λ= λ(T), Cp= Cp(T)
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EFD的应用 的应用
汽车 航空 电子 机械 食物 石油天然气 能源 制冷通风与空 调 阀门与灌溉设 备 环境 医疗 …
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y ρ = ∑ m ρ m m
−1
ρ= ρ(T), µ= µ(T), λ= λ(T), Cp= Cp(T)
可压缩流体
对数律: 指数律:
ρ= ρ(T, P)
ρ = ρ 0 / 1 − C ⋅ ln
B+P B + P0
1/ n
P+B ρ = ρ0 ⋅ P +B 0
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1. 在工程数据库中点选Two-Resistor Components, User Defined，右击并且 选择 New Item； 2. 在新建选项中输入相应的参数，点击Save，Exit； 3. 点击 Flow Analysis ☞ Insert ☞ Two-Resistor Component 4. 点击 Browse 进入至 Two-Resistor components 预定义 Engineering Database 列表，选择刚刚新建的热阻部件； 5. 定义 Heat generation rate的数值； 6. 在Case body、Junction body中分别从EFD.Pro 模型树中选择外壳和结点 CASE 、JUNCTION； 7. 点击 OK，新建的 Two-Resistor Component 1出现在 EFD.Pro 分析树中。
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打开模型
1. 将绘制好的HB7216L模型文件复制到你的电脑； 2. 打开带有EFD.Pro的Pro/E软件，点击文件☞设置工作目 录，指定Pro/E的工作目录到HB7216L文件夹下； 3. 点击文件☞打开，浏览HB7216L文件夹找到hb7000l20110607.asm组件并点击打开；
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