flotherm高级教程-46页PPT资料
flotherm高级教程共46页文档
2019.10.25 ➢FLOTHERM的文件管理(20min) ➢网格划分技术(40min) ➢FLOMOTION的使用(30min) ➢收敛问题及其解决(20min) ➢FLO/MCAD的导入(30min) ➢优化模块的使用(30min)
2019.10.26 ➢瞬态分析定义(30min) ➢芯片建模方法(90min) ➢批处理文件的编辑(10min) ➢Compact Model的建立(30min) ➢其它使用技巧(40min)
z
xx
x
z
z
网格约束
• 网格约束用于在几何实体上设定网格
点击打 开膨胀 设置
网格约束
Minimum Number和 Maximum Size 分别设置最 小单元数,或者最大网格单元 尺寸.建议采用Maximum Size.
Minimum Size是设置最小网 格尺寸,可以控制网格精度
使用Region定义网格约束
数据库的管理
数据库文件放置于 Flocentral\Libraries目录下
数据库的管理
数据库文件属性的编辑
Library Name：数据库名 Directory：数据库存放路径 Read Only：只读属性
数据库的管理
数据库的导入导出可借助于数 据库文件.library来进行
高级培训:网格划分技巧
40min 俞丹海 Flomerics中国代表处
求解域设定
• 在某些特殊场合必须要放大求解区域
– 自然对流换热系统 – 封闭系统 – 外部边界条件对内部影响较大的情况
• 在强迫对流散热系统中,通常不需要放大求解域
求解域扩大原则
2y
y
– 除重力反方向外,其余按照装 置尺寸在各个方向扩大一倍
FloTHERM培训资料
中科信软高级技术培训中心－
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
FloEDA EDA软件高级接口
1. 支持多种EDA格式：方便电子工 程师与热工程师协同工作 2. 包含走线、器件参数、过孔等详 细信息的模型读入：保证模型准 确性 3. 准确的模型简化方法：保证结果 准确度的同时减少计算时间
FloMCAD.Bridge CAD软件接口模块
1. 支持多种模型格式：适用范围广 泛 2. 方便的操作：缩短建模时间
流动状态、 流体物性 固体表面的属性
7
热仿真基本理论---传热的三种基本方式
热辐射： Stefan-Bolzmann 定律： Qε = ε σ A T4
ε 表面发射率, σ = 5.67 x 10-8 W/m2.K4
(0 ≤ ε ≤ 1) (Stefan-Boltzmann常数)
W
Qε
表面积 A
热仿真基本理论---传热的三种基本方式
完全CAD化的建模功能： 提供对齐、自动捕捉等建模 手段。
移动物体 在一个方向上改变大小 在两个方向上改变大小 18
使用Flotherm建立模型
方便快捷的建模“搭 建方法”:
PCB’s 风扇 通风孔 IC’s 机箱
19
从FloMCAD导入模型
SolidWork ProE - prt asm CATIA
FloTHERM 核心热分析模块
flotherm高级教程-PPT精品文档
– 膨胀区域可以按照尺 寸大小或物体比例来 定义 – 可以通过定义最小单 元数或最大单元尺寸 来控制网格 – 不同的膨胀可以单独 设置在正,反两个方向.
网格约束(膨胀)
• 我们来看一下前面的例子…
– Low 方向约束定义 为10%尺寸内最小 划分两个网格单元 设置 – High 方向约束定义 为100mm内最大网 格尺寸10mm设置
如果意外导致项目文件不可用！！
１: 在目录：项目文件\PDProject下，将文件group拷出
2: 将group文件添加后缀后.pdml
3: 重新读入该pdml文件即可，便可恢复该文件，但计算结果无法恢复
IDF导入
可导入的文件包括IDF2.0及IDF3.0 IDF文件包括 Board 文件(.brd or .emn) Library文件(.lib or .emp)
FLOTHERM使用高级培训
段宗宪\俞丹海 Flomerics中国代表处
Agenda
2019.10.25 FLOTHERM的文件管理(20min) 网格划分技术(40min) FLOMOTION的使用(30min) 收敛问题及其解决(20min) FLO/MCAD的导入(30min) 优化模块的使用(30min)
网格划分
• 网格长宽比问题:
– 最小单元尺寸(系统网格) – 建立合理精度的模型(例如,根据实际问题的大小 确定尺寸单位精度) – 避免产生小尺寸网格导致较大差异的网格过渡
扩大求解域的影响
• 当我们扩大求解域时,必然增加整个系统网格数. • 这主要是因为物体几何网格线延伸到整个求解 域边界, 同时会增加求解计算时间.
2019.10.26 瞬态分析定义(30min) 芯片建模方法(90min) 批处理文件的编辑(10min) Compact Model的建立(30min) 其它使用技巧(40min)
flotherm教学资料
6
學習項目 1
學習項目 熟悉各種工作視窗
7
熟悉各種工作視窗
No 1 2 3 4 5 6 7
工作視窗 Project Manager Drawing Board Flow Motion Tables Profiles FLO/MCAD Visualization
8
熟悉各種工作視窗
No 1 2 3 4 5 6 7
切換 指標/游擊手 叫出/關閉 繪圖列 隱藏物體 回覆至原來的畫面
16
細部操作 於上課中詳述
學習項目 3
學習項目 熟練各種模型的建法
17
熟練各種模型的建法
No 工作視窗 1 2 3 4 5 6 7
功能
產生一個 矩型體
用途
最常用 機殼上的通風口 CPU 的熱源
Cuboid
Resistance 產生一個 流阻 Source PCB Enclosure Fan Region
細部操作 於上課中詳述
25
學習項目 4
學習項目 利用MCD將Pro/E的圖型轉入Flotherm
首先, 將 Pro/E 的圖轉成 IGS 檔.
26
啟動 FLOMCAD 視窗
27
呼叫 IGES 檔案 1
28
呼叫 IGES 檔案 2
選擇要轉入的 IGS 檔.
29
呼叫 IGES 檔案 3
轉入成功!
指標: 選取
14
學習項目 2
學習項目 熟練快速鍵
15
快速鍵
No 快速鍵 功能 1 2 3 4 No 快速鍵 功能
F3 F4 F5 F6
目錄管理:獨立出來 目錄管理:完全關閉 目錄管理:回到上一層 目錄管理: 完全展開
flotherm
• 全局或者单边的设置
華碩電腦 ASUS M I D Tooling Team
P27 PDF created with pdfFactory Pro trial version
壳体设置: Side Details
完全删除边 (High and Low X)
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CFD 求解概述
ä 控制方程
• 遵守质量守恒，动量守恒，能量守恒三大定律
ρ ∂ (ρϕ ) + div ρVϕ − Γϕ gradϕ = Sϕ ∂t
(
)
transient + convection - diffusion = source CFD - Finite Volume Approach
P19 PDF created with pdfFactory Pro trial version
華碩電腦 ASUS M I D Tooling Team
定义求解区域: 全局系统设置
P20 PDF created with pdfFactory Pro trial version
• 在求解区域的各个 面上可以定义不同 的环境设置
P18 PDF created with pdfFactory Pro trial version
華碩電腦 ASUS M I D Tooling Team
定义求解区域: 面
4 求解区域的表面有两种 选项
– 开放: 流体可以在计算区 域进出 – 对称: 绝热并且无摩擦力
華碩電腦 ASUS M I D Tooling Team
定义求解区域: 环境设置
FloTHERM介绍
FLO THERM 全球领先的电子热设计/仿真分析软件Simulating the Real World公司简介FLOMERICS 公司创立于1988年，是一家在伦敦股票交易所上市的上市公司，全球第一个开发专门针对电子散热领域的CFD(Computational Fluid Dynamics ，计算流体力学)仿真软件-FLOTHERM 软件。
公司的研发人员是全球第一批研究CFD 理论的科研人员，也是最早一批将传统的CFD 分析手段加以改变，使之达到真正意义上的工程化的先驱者。
与传统的分析不同，FLOTHERM 软件提供的“设计级分析”不追求学术方面的高深，只着眼于电子散热行业的实际工程应用问题，选取最恰当的方法，用快捷简便的方法加以解决。
“设计级分析”不要求工程师有相关方面的CFD 理论背景，也不要求接受较长的培训，FLOTHERM 软件提供了操作简易但功能强大的热流仿真功能，使得工程师在短期内能快捷方便地得到仿真结果，并将大量的时间投入到设计方案的优化和产品的改进上去。
依据独立的第三方调查显示，目前全球80%的电子产品热设计工程师都在依靠本公司的FLOTHERM 进行散热设计，客户包括大型跨国电气产品制造商、全球所有位于前十位的PC/工作站/大型计算机制造商、所有主要的电信交换设备制造商、所有主要的网络硬件制造商、世界上最大的半导体制造商和航空航天及军事领域内最大的几个供应商。
FLOMERICS 公司中国代表处作为软件原厂，代表英国总部全面负责中国大陆的业务和技术支持工作。
作为原厂商，我们仅销售FLOMERICS 公司的软硬件产品，并配备了由FLOMERICS 公司认证的专业工程技术支持人员为国内用户提供完善的售前和售后技术服务，同时也可以得到FLOMERICS 公司全球技术专家的支持。
FLOMERICS 公司一贯非常重视技术服务，我们坚定在全球任何一个地区开展业务之前都会遵循一个原则：那就是在配备好具有专业技术的工程师后才开始该类产品的销售，并且自始至终将良好的服务提供给每一位支持我们的客户。
Moldflow培训教程之建流道系统和冷却系统(PPT 46张)
第一步： 第一个节点 第二个节点 此处不能点勾
冷流道建立（二）
第二步：
第三步：
冷流道建立（二）
第三步： 再重复上述步骤就OK。
创建曲线补充
点创建圆弧： 就是通过选择三个点来确定一段圆弧。
选择三个点 圆可以用作修补网格用
定义曲线属性
第一步： 第二步：
选中此处网格
冷流道建立（一）
备注： 针对比较复杂的冷流道的建立，建议使用此方式。
层的叙述
层:
清除层 清除没有任何内容的层 指定层 将选中的内容指定到相应的层 删除层 只可删除没有激活的层 激活层 可以显示或不显示指定的层 新建层
层的叙述
新建层:
右键
将流道所有有关的节点，单元都指定在此层内
冷流道建立（二）
模具2D图档 先根据模具2D图档找到进胶点的位置
进胶点的位置
冷流道建立（二）
创建节点： 按偏移： 就是以一个点为基准，按找坐标 系数据便移创建一个节点。 第一步：
冷流道建立（二）
第二步：
此处偏移方向 根据MF中坐标系
冷流道建立（二）
第三步： 按模具2D图档中的数据，偏移节点。
创建节点补充
按坐标： 就是直接输入X，Y，Z三个数据得到的节点,通常不被采用。
输入X，Y，Z三个数据
创建节点补充
在坐标之间： 就是在两点之间插入一个节点。
两点中的第一个点
两点中的第二个点
创建节点补充
平分曲线： 就是在一条直线中插入节点。
选择曲线
节点数就是将曲线分节点上数-1等份
此处不需要点勾
创建节点补充
按交叉： 就是在两条直线交叉处插入节点。
海基科技FLOTHERM使用教程(English)
FloTHERM(5.1) Tutorial研发厂商：Flomerics中国代理：海基科技FLOTHERM (5.1)What is FLOTHERM?FLOTHERM is a powerful 3D computational fluid dynamics software that predicts airflow and heat transfer in and around electronic equipment, including the coupled effects of conduction, convection and radiation.FLOTHERM is powerful 3D simulation software for thermal design of electronic components and systems. It enables engineers to create virtual models of electronic equipment, perform thermal analysis and test design modifications quickly and easily in the early stages of the design process well before any physical prototypes are built. FLOTHERM uses advanced CFD (computational fluid dynamics) techniques to predict airflow, temperature and heat transfer in components, boards and complete systems.Unlike other thermal simulation software, FLOTHERM is a Design-Class or industry-specific analysis tool specially designed for a wide range of electronic applications that include:∙computers and data processing,∙telecommunications equipment and network systems∙semiconductor devices, ICs and components∙aerospace and defense systems∙automotive and transportation systems∙consumer electronicsAs a Design-Class tool, FLOTHERM features specialization, built-in intelligence and automation not found in traditional analysis software. This functionality maximizes productivity for thermal design experts, minimizes the learning curve for mechanical design engineers and provides the highest levels of return on investment available from analysis software.In a small to medium-sized company, FLOTHERM can pay for itself several times over in just one year and even faster as the size of the company increases. Experience the benefits of using FLOTHERM for thermal design of electronics, that include:∙solving thermal problems before hardware is built∙reducing design re-spins and product unit costs∙improving reliability and overall engineering designHow to Run FLOTHERM?FLOTHERM is normally run interactively, so problem setup, flow calculation and results analysis can be completed in the same program session.To Start an Interactive SessionOn NT/Windows 2000/XP PlatformsIn the Flotherm51 group use the following menu sequence:Start -> Programs -> Flomerics -> FLOTHERM -> FLOTHERM 5.1Exiting FLOTHERM :To exit from FLOTHERM, in the Project Manager choose Exit from the Project menu.FLOTHERM then checks for project changes before exiting the program.If changes are detected, you are given the chance to save them using a query dialog. There are three options:a. [Yes] saves the project and solution data before exiting.If saving a new project, the Save Project Dialog, appears so you can give it a name, title and class.An existing project is overwritten.b. [No] does not save the project before exiting.c. [Cancel] cancels the exit request.Getting Started :-1. Creating a New Project:-∙Create a new project using the DefaultSI template.∙Name the New Project :Choose Save As... from the Project menu.Name = BasicsTitle = Fundamentals of FLOTHERM∙Add Reminders :Click on [Notes] to call the notepad editor dialog. Using the Edit Notes dialog you can add notes to accompany the project. For example a change log could be included to identify the modeling process followed.For the purposes of this exercise just type "Learning the fundamentals of FLOTHERM" and append the date to the text by clicking on [Date] and click [OK] in the Edit Notes dialog.2. How to Set the Size of the Solution Domain :-∙Display the System Menu:Move the mouse over the System node and right-click to display the System menu.∙Open the Overall Solution Domain dialog:Choose Location... from the System menu.∙Set Size of Solution Domain:Leave the Position settings at zero, but define the Size as:X=0.07m, Y=0.40m, Z=0.30m.3. Creating a Large Plate :-∙Create the GeometryRepresent a large plate in the project by adding a cuboid made of mild steel.∙Open the New Object Palette∙Click on the Root Assembly to select it and click the palette icon at the top of the Project Manager to open the New Object∙Call the Edit Primitive Dialog to change the Cuboid Defaults :Right-click the new cuboid and choose Location... from the pop-up menu to call the Edit Primitive Dialog.∙Define the Large Plate :In the Edit Primitive dialog, changeName to Large Plateand set position to:X=0.03 m, Y=0.10 m and Z=0.10 mand set size to:X=0.005 m, Y=0.1 m 0, Z=0.15 mClick [Apply] to confirm the settings.Note that the numbers entered are converted to scientific notation, however, they can be entered in any format. Click [OK] to dismiss the dialog and the cuboid can be seen renamed in the tree.∙Attach a Material using the Library :Open the Library Manager Open the Library Manager by either clicking again on the palette button, or the Library Manager button∙Access the Alloy Materials:∙Attach Attribute:Left click-drag Steel (Mild) onto the Large Plate.4. How to Create a Heated Block : Add a cuboid with an attached Alumina ceramic property to represent a heated block.∙Create the Geometry.∙Add a Cuboid. Select the Root Assembly and add another cuboid.∙Open Edit Primitive dialog. Right-click the new cuboid and choose Location...from the pop-up menu.∙Change the Cuboid Definition.Make the following settings in the Edit Primitive dialog:Rename the object to Heated BlockSet Position to: X=0.035 m, Y=0.12 m, Z=0.14 m Set Size to: X=0.005 m, Y=0.04 m, Z=0.04 m and click [OK].∙Attach a Property using the Library.∙Attach a Material Property to the Heated BlockExpand the Libraries node down to: Libraries->Flomerics_Libraries->Materials->CeramicsLeft click-drag Alumina (Typical) onto the Heated Block.∙∙Close the Library Manager:∙Close the library by clicking on the double arrow, the palette icon or the F7 function key.∙Attach a Thermal Attribute using the Dialogs:Because the thermal attribute now required is not in the library, now create a new attribute.∙Call the Thermal Selection Dialog:Right-click the Heated Block cuboidand choose Thermal from the pop-up menuto call the Thermal selection dialog.∙Create a New Thermal Attribute:Click [New...] in the Thermal Dialog to displaythe Thermal Attribute.Now make the following settings:Name = Block HeatThermal Model kept as ConductionTotal Power = 8 WClick [OK] to return to the Thermal selection dialog.∙Attach the New Thermal:With Block Heat highlighted in the Thermal list, click on [Attach].Note that the Currently Attached field updates when the attribute is successfully attached.[Dismiss] the dialog.∙Save the Project:Choose Save from the Project menu or click the save button.Note: During model set up it is a very good idea to save the project at regular intervals.5. How to Set the Grid :-The Drawing Board can be used to view the grid as well as the geometry structure.∙Display the Drawing BoardClick the button in the Project Manager to launch the Drawing Board.In the Drawing Board we can see the two blocks we have just created in 2D or 3D views. ∙Display the GridPress g on the keyboard to display the grid.Note that, at present, the grid is created by the geometry boundaries alone (i.e. the key point grid). This will not be sufficient to achieve a solution, so more grid must be added.∙Adding Grid:∙Display the System Grid DialogThere are a number of methods available, but here we will use a pre-set system grid. In the Drawing Board, choose System Grid... from the Grid menu to display the System Grid dialog.∙Add a Fine GridIn the System Grid dialog activate the Dynamic Update and click on [Fine]. The grid display in the Drawing Board updates.The program defines positions for the minimum and maximum cell sizes using a smoothing algorithm. 6. Solving the Project :-∙The solver requires less than 35 iterations for the solution to converge.∙Start the Solution∙Click in either the Drawing Board or Project Manager to start the solution. A sanity check is performed first and the message window appears indicating an open external boundary does not have an ambient attached.For now, ignore this since the default ambient (set in the Global System Settings dialog) will besufficient for our purposes.∙After the sanity check has been performed, the solution continues and the Profiles window opens and the progress bar displayed.∙The solution completes to show a converged plot.7. Visualizing the Results :-FLOMOTION can be used to display plots of results superimposed over the model.∙Display FLOMOTIONClick to launch FLOMOTION.A 2D view of the geometry is shown.∙Change to a 3D View: Press "i" in the keyboard to change to a 3D isometric view.∙Add a Plane PlotIn the Plane Plot Panel, change the direction to Z.and click the Create Plane button∙ A temperature contour fill plot is displayed.∙Change Geometry to Wireframe∙Press "w" in the keyboard to make thegeometry wireframe.∙The geometry becomes transparent allowingthe hidden results to be seen. Warning: under some conditions, theresults will also b ecome wireframe, so you can’t see them.8. Tabulating the Results :-In addition to viewing a graphical representation of the results, we can look at tabulations of data using the Tables window. For example, we can investigate the amount of heat conducted from the heated block, or, the amount of heat convected from the surface of the heated block to the air.∙Display the Tables Window: Click to launch the Tables window.The default view shows a summary of the geometry set up.∙Choose Data for Solid ConductorsClick to display the Geometry Table Selections dialog.Check Solid Conductors and click [OK].∙Display Summary Results∙Click to page down to display the summary table forsolid conductors. As you scroll across the surfacetemperature, conducted heat and convected heatare displayed for each surface of the conductingcuboids.Extra Points: Here we won’t be providing as much detail, so you’ll need to do some investigating on your own.1. Now add a monitoring point to the heated block so we can determine its temperature.∙Display the Project manager window.∙Highlight the Root Assembly and click on the icon at the right side of the Project Manager to add the Monitoring Point.∙Call the Edit Monitor Point to change the Monitor Point Position:Right click the Monitoring Point and choose Location…from the pop-up menu to call the Edit Monitor Point.∙Positioning the Monitoring Point:In the Edit Monitor Point, change the Name and Location to the desired one by allocating (x,y,z) co-ordinates. Choose coordinates to place the monitoring point in the center of the heated block.2. Now add a heat sink to your heated block.∙Display the Project manager window.∙Highlight the Root Assembly and click on the icon at the right side of the Project Manager to add a Heat Sink.∙Call the Edit Smart Part to change the Heat Sink Position:Right click the Heat Sink and choose Location…from the pop-up menu to call the Edit Smart Part.∙Positioning the Heat Sink:In the Edit Smart Part, change the Name and Location to place your heat sink on top of the heated block. Check to make sure that the heat sink has been placed in the proper location. You may need to experiment a bit. You will see that the heat sink is placed in the x-y dimension with the find extending in the z dimension, which isn’t what we want. Go to Tools-Rotate Clockwise to rotate the heat sink to the proper orientation. You will also need to pick a material and geometry for your heat sink. Aluminum is the most common material. Choose whatever geometry you’d like (pin fins or channels, heat sink height, etc.)3. Now add an enclosure, and cut holes in it for a fan and for an exhaust vent.∙Display the Project manager window.∙Highlight the Root Assembly and click on the icon at the right side of the Project Manager to setup an Enclosure. Make an enclosure large enough to enclose your whole system, with some room left over.∙You can see that the Enclosure has six walls, so we can introduce a hole wherever desired.∙Choose a location for your fan and for the exhaust vent. Click on the wall where a hole is to beadded and select the icon.∙In order to position the hole, we allocate the co-ordinates as desired.∙Call the Edit Smart Part to change the Hole’s position:Right click the Hole and choose Location…from the pop-up menu to call the Edit Smart Part.∙Positioning the Hole: In the Edit Smart Part, change the Name and Location to the desired one by allocating (x,y,z) co-ordinates. Pick any reasonable size for the wholes for your vent and fan.4. Now add a fan.∙Display the Project manager window. Highlight the Root Assembly and click on the icon at the right side of the Project Manager to add a Fan.∙Call the Edit Smart Part to change the Fan’s Position:Right click the Fan and choose Location…from the pop-up menu to call the Edit Smart Part.∙Positioning the Fan:In the Edit Smart Part, change the Name and Location to the desired one by allocating (x,y,z) co-ordinates.∙Go back to the fan menu to change the construction of the fan. Check out the various options available. For example, you can set a fixed flow rate, or you can even enter your own fan curve. For this exercise, choose any reasonable fixed flow rate.5. Now re-solve the project.∙Start the Solution∙Click in either the Drawing Board or Project Manager to start the solution. A sanity check is performed, after the sanity check has been performed, the solution continues and the Profiles window opens and the progress bar is displayed.∙Spend some time investigating to solution in FLOMOTIONThis ends the Flotherm Tutorial. If you have extra time available, spend some time investigating other aspects of the program or add some new element to your project. It will take quite a bit of time before it becomes easy for you to use this (or any other CFD) program!Possible Solution Scenarios:When the solution process is initiated, the most likely scenario is that the solution will converge, but there are the following possibilities reflected by the residual error plots shown below.Controlling the SolutionIf your solution fails to converge or converges extremely slowly, then you can reset the solution control panels, but first consider the following rules for assessing a solution convergence problem as the problem may well lie in the project set-up.Rules for Assessing Convergence Problems1. If a solution diverges, it is almost guaranteed to be a problem definition problem. Be immediatelysuspicious of the set up and check all defined objects and attributes before proceeding to alter any solution control parameters.2. If a solution fails to converge successfully, then it is important to check the grid. If there are pooraspect ratio grid cells and large jumps in grid size between adjacent grid cells, then this is the likely cause of the problem.3. If you are happy with the set up and the grid, then and only then should the solution controlparameters be adjusted.4. Do not waste time forcing low-level stable or low-level oscillation convergence profiles downto a residual error level of 1. Use the monitor points and error field to sensibly assess whether the solution is converged to a defined level of accuracy, and then stop the solution.If you do need to change the control parameters, then the following section provides an overview of how to resolve and manage the solution process.Techniques for Controlling the SolutionFLOTHERM contains a number of techniques, both automatic and manual, which can be used to optimize the solution process. In discussing their use, it is important to note that it is only possible to give general guidelines rather than hard and fast rules on how they should be altered for particular situations.In FLOTHERM, extremely complex and highly non-linear systems involving multiple modes of heat transfer are being modeled and it is impossible to automatically generate appropriate solution control parameters that will guarantee convergence under all circumstances. The automatic settings have been designed to give a reasonable convergence profile for the majority of applications, but may need to be adjusted in more complex situations.Much of this tutorial has been copied directly from the online Flotherm manual. It has been put together in this form by Girish Suppa with additions/modifications by Nicole Okamoto.。
FloTHERM基础培训教程PPT课件
7
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
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
8
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)
Table 数据表窗口 提供输入输出参数的数据表输出
19
FloTHERM文件结构
索引文件 库文件区 项目文件
20
FloTHERM文件结构
首先FLOTHERM软件借助四 个目录管理文件管理每个项 目文件
项目文件夹
千万别去尝试去修改项 目文件中名中的数字串
21
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
Step2：点击monitor point
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
35
网格定义
36
求解器设置
设置求解方式 设置迭代次数 附加选项
37
错误检查与初始化
错误检查
— Error：Data error interrupting solution — Warning：flags set up problems such as incorrect location of
总部： 英国伦敦
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
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
代理商：
以色列、韩国、日 本、台湾、澳大利 亚、巴西
仿真软件FlOTHERM资料(二)
并介绍了 T3Ster 和 TERALED 系统如何满足照明设备制造商及其客户在这方
面的需求。
13.白皮书：热仿真简化 LED 光源的研发
高功率高亮度发光二极体（LED）以其出色的色彩饱和度和使用寿命长的特点正
渗透到一些照明应用中。然而，对热设计师来说，防止LED过热是最具挑战性的
任务。因此，通过计算流体动力（CFD）模拟LED组件在应用设计过程中变得越来
8.固态照明热设计中的工艺现状分析 固态照明热设计中的工艺现状分析
9.关于高功率LED封装的高效散热技术 白炽灯主要依靠热量使灯丝发光，使发热黑体产生光能。与白炽灯不同，发 光二极管（LED）是半导体，必须保持冷却。当 LED 产生光能时，热量就是
其副产物。LED 中产生的热量会使温度增加。由于 LED 的温度增加，光输出
相应减小，光会改变颜色，LED 的寿命也会降低。温度对 LED 的照明性能和 使用寿命都有不利影响。所以，热性能管理成为固态照明（SSL）设计中最需
要解决的问题。
10.仿真帮助Philips解决环境光源电视技术的散热挑战 根据一些工程实例和分析计算，总结了影响电子设备热设计的各种不确定性 因数，并提供了大量参考数据，希望能为工程师全面准确地进行热设计工作 提供帮助。
11.电子设备热设计中的不确定性
任何一种形式的电气照明产品都产生一种负产品：热。从白炽光源到荧光照 明，代代工程师都在研发将热量最小化或将从光源或设备分离热量的方法。 然而 LED 照明，目前正以不断提高的质量和不断增加的形式，带来了新的和
不同的挑战。
12.电子设备热设计规范 按照 JESD51-14 和 CIE127-2007 的规定，利用 JEDEC 标准静态试验进行瞬 态温度测量提高了发光二极管（LED）热特性测量的精确性。这些高标准也增
Flotherm学习教程 (课堂PPT)
1. 理论解析: 利用数学方程式解决. 但此种方式, 仅适合非 常简单的问题. 在真实世界几乎无法用此种方式来解题.
2. 实验: 直接量测. 此方法为最准确. 但是必须要有实际的 产品才可做到.
3. 数值方法: 系利用电脑程式来解决散热问题. 可以在无实 体的情况下, 自由去做模拟.
Sieyuan Electric
3
Flotherm 的应用
元器件级 系统级
Sieyuan Electric
版级和模块级 环境级
4
Flotherm 的应用
液冷分析：可以分析含多种冷却介质的散热系统，如对液 冷、风冷同时存在的电子设备或冷板等的热分析；
多项冷却介质冷却模型
Sieyuan Electric
11
学习项目 1
学习项目 熟悉各种工作视窗
Sieyuan Electric
12
熟悉各种工作视窗
No 工作视窗 1 Project Manager 2 Drawing Board 3 FloMotion 4 Launch Tables 5 Profiles Windows 6 FLO/MCAD
Sieyuan Electric
➢ 使用者本身的能力: CFD 牵涉到流体力学, 传热学, 材料 性质等专业知识. 使用者要能具备这些知识, 才能有效运 用CFD软件.
总之, 沒有一套CFD软件是十全十美的. 就像一部车子, 驾驶 人必须要操纵过它, 才能掌握车子的性能. 同样, 工程师要灵 活运用Flotherm, 也必须要花时间去 ‘操纵’ 它, 才能体 会 Flotherm 可以为你做什么.
Drawing Board
调整显示工具
翻转
通信产品 Flotherm 散热仿真详解资料
Zoom-In系统的详细单板模型 原系统模型中Slot3槽位布局单板详细芯片模型
18
仿真结果对比
单板模型在原系统的仿真结果
单板模型在Zoom-In系统的仿真结果
19
与实验结果对比
由于产品属于公司保密性质，没有把实际产品的测试 数据写出来做一个对比分析。
20
结论
在电子设备热设计中，传统的经验评估以及无法及时满足产品开发的速 度和市场客户的需求。而借助于CFD软件来仿真设计产品的散热，就会避 免因为传统方法中因经验不足，数据不充分所导致的误差以及繁琐的解 析计算过程。这种基于流体传热的基本动量守恒定理和质量守恒定理， 利用成熟的数值计算方法，只要网格的大小、数量和布局合理，就会与 实际得到非常接近的计算结果。
计算FloTHERM软件中的高级阻力模型的A、B系数
13
FloTHERM高级阻力模型的应用
槽位单板高级阻力模型参数设置
在这里我们构建高级阻力模型的方式是用一些基本理论公式和表格来计 算得出。而在之前FloTHERM软件在其网站上也提供了计算高级流阻系数 的宏，只要把风阻曲线的数据输入，也可以直接得到阻力系数，并产生 一个PDML模型下载使用。
南京电子技术研究所
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机箱的结构及组成
机箱整体采用了框架式结构，主要由箱体、导板、风机、空气过滤器、前后门板等 构成。箱体框架与四周的蒙皮一体构成箱体基本外形，箱体底部设计有进风口和出 风口，另有截止波导窗安装位置；导板被固定在箱体框架上；散热过滤器分别固定 在箱体上进风口和出风口位置；风机固定于插板上，插在箱体框架的一侧，被锁紧 机构固定于箱体上；前、后门板通过铰链固定于箱体上，另一侧用收缩搭扣与锁钩 配合，将门板压紧在柜体上而不需其他紧固方式；门板及箱体上特殊配合结构使系 统防雨水。组件模块沿导板槽插入箱内，通过锁紧机构进行固定。
Flotherm学习教程演示文稿
物件分层
18
第18页，共108页。
Drawing Board
调整显示工具
翻转 显示网格的资料
对齐工具 视角视窗切换工 具
自动对齐工具
测量尺寸工具 指标 与 手 切换工具 背景顏色 切换工具
Copyright © Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.
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5
第5页，共108页。
Flotherm 的应用
元器件级
版级和模块级
系统级
环境级
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5 Profiles Windows 执行状态曲线
6 FLOMCAD
可将 IGS 文件 转入至 Flotherm
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第16页，共108页。
Project Manager
复制, 移动, 阵列
Flotherm 的建模
参数化的建模功能
Flotherm软件提供了专门应用于电子设备热分析的SMARTPART技术，提供了电子设备的参数化三维建模：
1) 基本几何形体的建模：提供了立方体、棱柱、圆柱、圆球、斜板等 基本形体的模型建立：
Rcal公司的雷达防御系统热分析
Ascom公司的散热模组分析
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Flotherm学习教程
Library 的动作
(1)将已建好的物体 存进Library
以 单一 Smart Part 为例
(1)将已建好的物体 存进Library(续)
以 Assembly 为例
(2)将Library里的物体 呼叫进 现在的专案里
以 单一 Smart Part 为例
(2)将Library里的物体 呼叫进 现在的专案里(续)
Project Manager
档案管理
复制, 移动, 阵 列
视图管理
工具选项
模型
网格划分 运算
Drawing Board
物件分层
Drawing Board
调整显示工具
翻转
显示网格的资料 对齐工具
视角视窗切换 工具 自动对齐工具
测量尺寸工具 指标 与 手 切换工具 背景顏色 切换工具
学习项目 2
Flotherm 介紹 2
CFD 软件在计算什么呢? 所有CFD软件均是在计算 压力, 速度, 温度, 此三个变数. 因
为此三个变数是构成流体力学, 热传学的基本物理量. 由于速度是向量, 所以在表达速度时, 习惯以X, Y, Z 三个方
向的分量来做表示. 亦即 Vx, Vy, Vz. 因此, CFD 软件在求解 五个变数,
Flotherm学习教程
Байду номын сангаас
Flotherm 介紹 1
Flotherm 是一套专门为电子散热领域所设计的商业CFD 软体.
CFD 为 Computational Fluid Dynamics 的缩写, 意思为 计算流体力学. 所谓 ‘计算’ , 是指利用电脑程式来解决 的意思.亦有称为数值方法.
以往在解决散热问题可以用三种方式: 1. 理论解析: 利用数学方程式解决. 但此种方式, 仅适合非 常简单的问题. 在真实世界几乎无法用此种方式来解题. 2. 实验: 直接量测. 此方法为最准确. 但是必须要有实际的 产品才可做到. 3. 数值方法: 系利用电脑程式来解决散热问题. 可以在无实 体的情况下, 自由去做模拟.
FloTHERM基础培训教程PPT课件
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FloTHERM使用流程
Post-Processing
Command center 优化
Temperature Profile Speed Vector
Different Cases Solve Progress
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A simple case
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
故
障
20%振动
55%温度
率
（
10
6%粉尘
万
小
时
）
19%潮湿
(Source : GEC Research)
资料来源：GEC研究院
(Source : US Air Force Avionics Integrity Program)
资料来源：美国空军航空电子整体研究项目
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)
31
材料定义
32
材料定义
1)直接定义；
2)使用库；
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功耗定义
Thermal Attribution
Thermal Attribution
✓固定温度
✓固定热流量 ✓固定总功耗 ✓焦耳发热 ✓体积\面积热流 ✓热功耗随温升变化 ✓热功耗随时间变化
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设定监控点
Step1：选定要监控的元件
监控点生成，默认位置为选 定元件的几何中心
FloMCAD.Bridge
1. 支持多种EDA格式：方便电子工 程师与热工程师协同工作
2. 包含走线、器件参数、过孔等详 细信息的模型读入：保证模型准 确性
最全的热设计基础知识及flotherm热仿真PPT课件
✓ 强迫空气冷却是一种较好的冷却方法。
✓ 热管的传热性能比相同的金属导热要高几十倍，且两端的温差很小。 应用热管时，主要问题是如何减小热管两端接触界面上的热阻。
图2：电子产品故障主要原因
Figure 2: Major Causes of Electronics Failures
故
障
20%振动
55%温度
率
（
10
6%粉尘
万
小
时
） 19%潮湿
(Source : GEC Research)
资料来源：GEC研究院
(Source : US Air Force Avionics Integrity Program)
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.
热传导
热阻Rja：芯片的热源结（junction）到周围冷却空气（ambient）的总热 阻，乘以其发热量即获得器件温升。
热阻Rjc：芯片的热源结到封装外壳间的热阻，乘以发热量即获得结与壳的温差。
热阻Rjb：芯片的结与PCB板间的热阻，乘以通过单板导热的散热量即获得结 与单板间的温差。
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.
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.
导热介质
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.
导热介质-导热脂
常由复合型导热固体填料、高温合成油（基础油如 硅油），并加有稳 定剂和改性添加剂调配而成的均 匀膏状物质，常用的导热脂为白色，也 有灰色或金 色的导热脂等颜色。导热颗粒通常采用氧化锌、氧 化铝、氮化硼、 氧化银、银粉、铜粉等。
特点：
1）为最常见的界面导热材料，常采用印刷或点涂方式进行施加。 2)用于散热器和器件之间，散热器采用机械固持，最主要的优点为维修方便, 价格便宜。 3）因可以很好的润湿散热器和器件表面，减小接触热阻，所以其导热热阻很 小， 适合大功率器件的散热。 4）使用时需要印刷或点涂，操作费时，工艺控制要求较高，难度大。
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网格约束(膨胀)
• 膨胀可以使网格约束延伸到物体边界以 外的区域.
– 膨胀区域可以按照尺 寸大小或物体比例来 定义
– 可以通过定义最小单 元数或最大单元尺寸 来控制网格
– 不同的膨胀可以单独 设置在正,反两个方向.
网格约束(膨胀)
• 我们来看一下前面的例子…
– Low 方向约束定义 为10%尺寸内最小 划分两个网格单元 设置
FLOTHERM使用高级培训
段宗宪\俞丹海 Flomerics中国代表处
Agenda
2019.10.25 FLOTHERM的文件管理(20min) 网格划分技术(40min) FLOMOTION的使用(30min) 收敛问题及其解决(20min) FLO/MCAD的导入(30min) 优化模块的使用(30min)
域边界, 同时会增加求解计算时间.
处理方法
• 解决办法是将整个装置采用局域化处理. • 产生两类网格
粗略外部网格 精细膨胀网格 精细局域网格
局域化网格
• 网格局域化可以应用于:
– 物体 – 组件 – Regions
• 使用网格约束定义.
局域化网格
• 方法1 –单个物体进行设置. 1. 选择物体 2. 设置网格约束(注意:
数据库的管理
数据库的导入导出可借助于数 据库文件.library来进行
高级培训:网格划分技巧
40min 俞丹海 Flomerics中国代表处
求解域设定
• 在某些特殊场合必须要放大求解区域
– 自然对流换热系统 – 封闭系统 – 外部边界条件对内部影响较大的情况
• 在强迫对流散热系统中,通常不需要放大求解域
如果意外导致项目文件不可用！！
１: 在目录：项目文件\PDProject下，将文件group拷出 2: 将group文件添加后缀后.pdml 3: 重新读入该pdml文件即可，便可恢复该文件，但计算结果无法恢复
IDF导入
可导入的文件包括IDF2.0及IDF3.0
IDF文件包括
Board 文件(.brd or .emn) Library文件(.lib or .emp)
– High 方向约束定义 为100mm内最大网 格尺寸10mm设置
网格划分
• 划分准则:
网格长宽比值越接近越好 1 最理想的状态
< 20 良好 >200 可能造成不收敛
尽量避免大尺寸网格到小尺寸网格的直 接过度
网格划分
• 网格长宽比例问题:
– 网格平滑工具(系统网格)
• 增加网格线减小长宽比
网格划分
IDF导入
在导入过程当中，可以进行替换和筛选 可以跟据器件尺寸进行筛选
如果采用Import IDF link Library 进行IDF文件的导入，可以采用库 中芯片模型进行自动替换
数据库的管理
数据库文件放置于 Flocentral\Libraries目录下
数据库的管理
数据库文件属性的编辑
Library Name：数据库名 Directory：数据库存放路径 Read Only：只读属性
– 网格平滑工具(系统网格)
• 增加网格线减少网格过度问题的产生
网格划分
• 网格长宽比问题:
– 最小单元尺寸(系统网格) – 建立合理精度的模型(例如,根据实际问题的大小
确定尺寸单位精度) – 避免产生小尺寸网格导致较大差异的网格过渡
扩大求解域的影响
• 当我们扩大求解域时,必然增加整个系统网格数. • 这主要是因为物体几何网格线延伸到整个求解
库文件区 模板
索引文件
Help文档
项目文件
FLOTHERM项目的文件结构
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
借助于项目文件长长的数字字 符串,FLOTHERM软件管理了
整个项目里所有的数据
FLOTHERM项目的导入\导出
PDML文件: 只包括模型文件,不包括计算结果
删除FLOTHERM 项目
如系统意外导致 FLOTHERM关闭 ,在重新读入时必 须Unlock该文件
将其它项目文件从其 它文件夹拷入或者在 Windows界面下删除, 必须使用Catalog进行 整理
项目文件的转移
1 :将项目文件夹拷至 目标文件夹下
2: 使用Catalog进行整 理
项目文件的恢复
– 重新初始化 (如果没有计算结果) – 打开Flomotion,并创建可视平面 – 通过操作杆移动平面
网格划分思路
1. 建立几何模型后，软件自带四种网格划分类型 “None, Coarse, Medium, Fine”, 建议选择”None”型.
2. 在Grid Summary 中,检查细小网格(三个不同方向)所 在位置,通过调整物体尺寸消除较小单元,提高最小网 格单元数量级.
求解域扩大原则
2y
y
– 除重力反方向外,其余按照装 置尺寸在各个方向扩大一倍
– 重力反方向放大两倍尺寸
z
xx
x
z
z
网格约束
• 网格约束用于在几何实体上设定网格
点击打 开膨胀 设置
网格约束
Minimum Number和 Maximum Size 分别设置最 小单元数,或者最大网格单元 尺寸.建议采用Maximum Size.
可在各个方向可独立设置 不同网格约束.)
3. 按图标 ,进行局域 化操作.
列表中的图标显示局域化提 示
局域化网格
4. 检查Drawing Board…
选中物体
增加网格约束
局域化
局域化网格
• 如何对组设置局域化网格?
局域化网格
• 方法二.采用Region 将多个物体”包”起来.
– 包含三个物体 的组
– 绘制region – 添加网格约束 – 局域化
局域化网格
• 我们来分析一个采用局域化网格的散热器 模型…
– 存在两个问题
Байду номын сангаас 局域化网格
1. 物体几何边界与局域 化边界重合时,网格 线会延伸到外部区域 边界.
2. 空气出/入口部分,需 要更详细网格描述
局域化网格
– 解决的办法是将网 格约束做膨胀设置.
网格质量检查
• 在系统网格( )数据栏中检查局域化网格长宽比
选择一个局域化区域 . 它会在DB中被击活 .
网格质量检查
• 在Drawing Board中检查局域化网格
– 在当前模式中选中Workplane – 选择 Workplane (灰色轮廓) ,使用鼠标或键盘通过
来移动平面
网格质量检查
• 在FLOMOTION中检查网格
3. 针对不同区域,采用局域化网格.在网格单元控制参数 中 ,建议采用控制最大单元尺寸选项.
4. 调整系统网格,通过控制Maxsize和Smooth来使系统 网格长宽比控制在最佳范围内.
Physical Design Model Language
Pack文件: 包括计算结果的模型文件
Assembly PDML
只包括模型的 某部件模型
Project PDML
包括整个项目模型及 其网格、求解设定
可以导入＼导出的项目(Project)文件
可以导入＼导出的部件(Assembly)文件
项目文件的Load
Minimum Size是设置最小网 格尺寸,可以控制网格精度
使用Region定义网格约束
• 网格约束可以用于Region, 这样可以应用于无几何实 体的空间场所
使用Region定义网格约束
• 例如,在两平板间增加网格
1. 定义几何尺寸 2. 定义Region 3. 帖附网格约束 4. 检查网格
2019.10.26 瞬态分析定义(30min) 芯片建模方法(90min) 批处理文件的编辑(10min) Compact Model的建立(30min) 其它使用技巧(40min)
高级培训:FLOTHERM文件管理
20min
段宗宪 Flomerics中国代表处
FLOTHERM项目的文件结构
局域化网格
• 局域化网格区域之间可以相互嵌套
壳体采用局域化网格
散热器采用局域化网格
FLOTHERM 要求在局域化区 域与求解域之间最少两个网格 单元进行描述.
局域化网格
• 局域化网格不能相 互部分重叠,但可以 紧邻. – 包括膨胀区域
局域化网格
• 如果有部分重叠的 局域化网格,可以采 用多个相邻局域化 空间来组合完成,避 免产生网格冲突.