Flotherm10.1水冷热设计

Flotherm软件在电子设备热设计中的应用

Flotherm软件在电子设备热设计中的应用作者：李波李科群俞丹海摘要：CFD软件可以较为准确地仿真模拟电子设备或其组合体的温度场，因而可以应用于电子设备的热设计。

本文应用CFD仿真模拟软件Flotherm辅助对某型号电子设备进行热设计，对设备的风道阻力特性和温度场进行了模拟计算，确定了合理的风机型号和电子元件的位置布置。

关键词：Flotherm；电子设备；热设计；风道特性；温度场Abstract：CFD Software can be applied in the accurate simulation of temperature field of electronic equipment or combination, it is useful in the thermal design of electronic equipment. In this paper, a type of electronic equipment is designed by CFD software, Flotherm, the pressure resistance characteristic and temperature field of equipment are simulated to determine the reasonable fan models and the locations of electronic components.Keywords：Flotherm；electronic equipment；thermal design；characteristic of wind channel；temperature field1．引言在电子封装技术水平不断提高的当今，电子产品的外形尺寸也朝着轻便小巧的方向发展，从而使得单位热流密度值迅速增大。

电子产品输出的是电信号，输入功率的很大一部分都成为了热功耗。

基于Flotherm的散热器的优化设计

基于Flotherm的散热器的优化设计摘要：本文对电子设备中常用散热器的分类、矩形肋散热器的设计准则及设计方法进行了介绍，并给出了矩形肋散热器的设计经验公式和参考数据。

论文还介绍了多款可对散热器进行辅助设计的计算机软件，并详细介绍了利用Flotherm软件中的Command Center（优化设计模块）来对散热器进行优化设计。

关键词:电子散热散热器 Flotherm 优化设计1 引言随着电子组件发热密度的不断增加，散热需求也日益增加，散热设计的困难度也越来越高，所花费的成本也越来越多。

在电子设备中，气冷散热器是最经济、最可靠的散热方式，利用散热器来增加散热面积也是热管理技术中最常见最基本的方式，因此如何提升散热器效率成了很重要的研究课题。

近年来，为了满足电子散热的需求，散热器在形状、材料及制作工艺上都有了长足的发展，此外，还通过整合其它散热组件（如热管）的设计方式来增加其在应用时的效率。

这样，对于同一个散热问题，散热器的设计会在其形状、材料等方面出现多种解决方案，如何快速在众多方案中做出合理选择，并能够降低设计和制造成本就显得尤为重要。

本文介绍了利用热分析软件Flotherm中的Command Center模块来对散热器进行优化设计。

2 散热器相关理论2.1 散热器的分类散热器的种类通常以其制作工艺的不同来分。

由于散热器的制作工艺多种多样，散热器可分为如下几类：压印(Stampings)、挤型(Extrusion)、铸造(Casting)、接着(Bonding)、折迭(Folding)、改良式的铸造(Modified die-casting)、锻造(Forging)、切削(Skiving)、机械加工(Machining)等。

图1显示了其中几种不同工艺情况下的散热器。

可以看出，各种散热器都由两部分组成：肋片和基板。

肋片有鳍片状，称为直肋散热器；圆柱或矩形柱状，称为针肋散热器。

制造散热器的材料通常为铝和铜，有时也会根据其材料类型来命名散热器。

FLOTHERM应用经验

FLOTHERM在液冷散热器设计及优化中的应用艾默生网络能源有限公司(Emerson Network Power Co.,Ltd)黄昆问题的提出热容量大散热器及换热器的安装更加灵活噪音小，静音环保。

液冷系统具有优秀的灵活性，可以实现分离式的散热，即可以灵活把热交换器放置在距离热源较远的位置，以降低设备的噪音。

能够真正做到完全密封，防尘、防水。

散热器重量轻、体积小。

液冷散热技术特别适合于高功率密度的场合：冷却功率大于3KW以上，冷却区域的热流密度大于100W/cm2,热阻小于5℃/kW。

液冷散热器为液体冷却回路中最重要的吸热单元，对液体冷却回路的传热效率、可生产性、制造成本至关重要，液冷散热器的优化设计为液冷散热设计的关键技术之一。

散热器散热途径影响液体冷却散热的关键因素功率器件下方的流道数流道与散热器上盖板的距离不同尺寸的流道不同形状的流道流道内部密闭情况冷却回路的流量分配的均匀性以上为影响液冷散热器的主要因素，散热器的优化主要从这些因素入手，利用FLOTHERM软件可以方便、快捷、准确的实现液冷散热器的优化设计。

仿真分析模型外形尺寸：300mm(L)×200mm(H)×31mm(T)材料：6063/LF21冷却工质：40％EG ：60% DI Water生产工艺：铣槽＋焊接；型材＋焊接仿真分析的关键点及使用技巧合理的模型简化原则；进出水口与计算域的处理方法；进水口管内流速的处理；流道加工死角的处理；网格划分技术；Z模块周围加密网格。

Z取消网格平滑过渡选项；冷却液参数的处理；Cutout功能的应用技巧；收敛技术功率器件下方流道数对散热器性能的影响1：两流道散热器2：三流道散热器，增加一条回水流道功率器件下方流道数对散热器性能的影响两流道散热器表面温度三流道散热器表面温度仿真结果表明：三流道方案较两流道方案散热效果要好，同样的条件下，散热器表面的最高温度下降了约14℃。

流道与散热器上盖板的距离对散热器性能的影响流道向散热器表面移动5mm 仿真分析结果：流道向散热器表面移动5mm，散热器热点温度降低2.2℃，表明流道越靠近IGBT越好。

FloTHERM优化电子设备热设计

FloTHERM优化电子设备热设计FloTHERM作为电子行业热分析软件的市场领导者，拥有相当广泛的用户群。

很多公司都喜欢使用FloTHERM进行热传-流动分析，并对投资回报率信心十足。

在最近的一次调查中显示，98%的用户愿意向同行推荐FloTHERM，本文将详细介绍FloTHERM是如何帮助各行业的企业解决其所面临的热管理问题的。

一、概述FloTHERM是一款强大的应用于电子元器件以及系统热设计的三维仿真软件。

在任何实体样机建立之前，工程师就可以在设计流程初期快速并简易地创建虚拟模型，运行热分析以及测试设计更改。

FloTHERM采用先进的CFD(计算流体力学)技术，预测元器件、PCB板以及整机系统的气流、温度和传热，。

不同于其他热仿真件，FloTHERM是一款专为各类电子应用而打造的分析工具，其应用行业包含：◎电脑和数据处理;◎电信设备和网络系统;◎半导体设备，集成电路(ICs)以及元器件;◎航空和国防系统;◎汽车和交通运输系统;◎消费电子。

FloTHERM以专业、智能和自动而著称，区别于其他传统分析软件。

这些功能可协助热设计专家们将产能最大化，帮助机械设计工程师将学习过程减到最少，并为客户提供分析软件行业最高比率的投资回报率。

在中小型企业，一年时间，投资FloTHERM所带来的收益就是投资成本的数倍，公司规模越大，成本回收的速度越快。

用户可以从以下方面体验到使用FloTHERM解决电子热设计问题所带来的惊人利益：◎生产硬件前解决热设计问题;◎减少重新设计工作，降低每单位产品成本;◎增强可靠性和提高整体的工程设计程度;◎显著地缩短上市时间。

建模功能#e#二、建模功能1.SmartPartsFloTHERM软件提供了专门应用于电子设备热分析的参数化模型创建宏(SmartParts)，能够迅速、准确地为大量电子设备建模。

SmartParts技术应用范围：散热器、风扇、印刷电路板、热电冷却器、机箱、元器件、热管、多孔板和芯片。

FLOTHERM热设计软件指南

耗及环境变化情况下的瞬态分析；
瞬态功耗及其温度响应 z 辐射计算：全部采用 Monte-Carlo 方法进行辐射计算，完美地解决了 Monte-Carlo 方法计算量大的缺点，不采用其它精度
差的角系数计算方法，是目前唯一可以全部采用 Monte-Carlo 方法进行辐射计算的电子散热仿真软件，非常适合密闭设备
z 收敛准则：FLOMERICS 公司为 CFD 软件在电子热仿真领域的应用专门开发了收敛准则，公司的研发人员认为，一个良好的收敛准则必须符合两个条件：1)保证收敛可靠，即如果软件认为收敛，就应该较好地得到一个真实的解，而不能像传统的通用 CFD 软件一个需要人为地去判断解的可靠；2)收敛准则应该由软件自动提供，而不应由工程师人为提供； FloTHERM 软件完美地实现了以上两点；
FLOTHERM
全球领先的电子热设计/仿真分析软件
上海坤道信息技术有限公司简介
上海坤道信息技术有限公司 (SIMUCAD Info Tech Co., Ltd) 是一家专注于高端计算机辅助工程(CAE)软件和高科技仪器设备的提供商和方案咨询服务供应商，倾力于为机械电子产品之研发、生产和制造的企业和研究机构提供先进完善的设计、分析、测试和制造解决方案以及成熟高效的技术支持和咨询服务。坤道公司的前身为 Mentor Graphics 公司 Mechanical Analysis 部门(原英国 Flomerics 公司中国代表处)负责政府客户、国防与航空航天领域及高校（包括中科院）和国内客户的业务部门。目前是 Mentor Graphics 公司 Mechanical Analysis Division 和 MicReD (微电子研究发展)部门全系列产品在中国大陆的总代理，负责其产品的销售和技术服务事宜。

基于FloTHERM的一种航电设备的热设计优化

基于FloTHERM的一种航电设备的热设计优化刘松; 张庆军; 何钊; 胡潇文【期刊名称】《《机械工程师》》【年(卷),期】2019(000)012【总页数】3页(P95-96,99)【关键词】航电设备; 热设计; FloTHERM; 冷板; 优化【作者】刘松; 张庆军; 何钊; 胡潇文【作者单位】四川九洲电器集团有限责任公司四川绵阳621000【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言在现代高技术战争中，对作战飞机的性能要求越来越高，因此对现代航电设备的要求也越来越苛刻，要考虑的问题也越来越多，其中主要包括模块化设计、热设计、减震设计、电磁兼容设计等4部分内容[1]。

其中，热设计技术为电子设计人员和可靠性设计人员提供了一系列控制电子设备温升的技术方法，使设计人员在产品设计阶段就可以采取相应的措施弥补由于热缺陷造成的可靠性不足，达到提高产品可靠性的目的[2]。

目前，电子设备的冷却技术、热控制技术已经比较成熟，而且受到军方的特别重视，我国军方已将《电子设备可靠性热设计手册》列入国家军用标准，该标准提供了军用电子设备的热设计方法，其中实用的热设计技术主要有以下几类：1）自然冷却技术；2）强迫空气冷却技术；3）液体冷却技术；4）蒸发冷却技术；5）其他冷却技术，如热管、冷板、热电制冷等[3]。

为了保证设备的可靠工作，本文的航电设备热设计优化采用加冷板自然冷却技术，分别采用5A06铝板和铬青铜两种材质的冷板进行散热。

通过使用FloTHERM进行热仿真分析和对实物样机进行热测试的方法，得到热仿真和热测试的结果，得出铬青铜冷板的散热效果更好，故采用铬青铜作为冷板进行散热。

1 航电设备结构热设计该航电设备外观如图1所示，内部结构如图2所示，主要由腔体、电源板、处理板（含母板和子板）、收发模块组成，其中关键发热元件为母板上的FPGA器件，如图3所示。

该芯片具有过热保护电路，当芯片温度高于100 ℃后，过热保护电路启动，芯片将停止工作。

FloTHERM--热设计软件你知多少

2、有材料属性的部件，可以添加热源属性，注意输入的是热负荷。比如一个部件功耗1KW，有效输出900W，那么转化为热量输出的就是1000－900＝100W，在 theFloTHERM XT 最新研发进展.pdf
2. 海基科技FloEFD专题网络培训教程.pdf
因此，需要学习：传热学，了解三种传热方式；流体力学，充分理解对流散热；数值传热学：用来了解什么是离散方程，要求解那些方程；最后是相关的行业经验的。在PC行业的大牛，到了通信行业，也需要一个积累沉淀的过程。
2.FloTHERM软件对电脑的软硬件有哪些要求
官方给的最低硬件配置是：CPU：奔腾III 1GHz，内存：1GB，显卡：支持 OpenGL，64MB显存，1024X768分辨率软件是32位或64位的win XP，win vista，win 7，win server 2003 & 2008 这个配置只是可以运行软件而已。针对你的应用，需要什么配置还要看你的模型大小，能接受的计算时间。不过现在计算机随便都是4G内存，2GHz以上的 CPU主频，跑个300万网格是没有问题的。
3.FloTHERM软件在模拟电子产品散热时，其是如何工作的？
和普通的cfd软件相比，flotherm集成了建模，网格划分，计算仿真，后处理与一体。也可以在flotherm中完成所有的热仿真需要的工作。
4.FloTHERM软件进行散热仿真，主要包括哪几步？
建模，网格划分，计算仿真，后处理
5.FloTHERM软件的模型数据库如何？
8.FloTHERM航空防务电子散热分析解决方案20120810.pdf
9.Flotherm电子产品热分析高级培训使用技巧
一.问答： 1.FloTHERM软件的技术基础是什么

基于FLOTHERM的固态功率放大器热设计

基于FLOTHERM的固态功率放大器热设计文章对L波段固态功率放大器整机结构热设计进行了研究，并结合L波段固态功率放大器设计实例，最后给出了整机的仿真及实物测试结果。

标签：热设计；固态功率放大器；热仿真；FLOTHERM引言固态功率放大器主要由功率放大模块、增益放大模块、合成模块、耦合模块和控制电路等组成，功率放大模块在大功率条件下工作时，器件发热量大，使器件处于高温状态下工作。

而高温会使元器件电性能恶化，引起失效，导致设备可靠性下降。

资料表明：单个半导体元件的温度升高10 ℃～12 ℃，其可靠性降低50%[1]。

随着器件的密集化，电子设备的功率密度增大，对热设计的需求也日益强烈。

1 整机结构设计主要设计指标如下：频率范围1GHz～2.5GHz，功率增益≥50dB，最大输入功率≤10dBm，最大输出功率≥50dBm，环境适应性满足GJB3947A-2009环境4级设备要求，另外还有输入端口驻波比、输出功率平坦度、1dB压缩点输出功率、3dB压缩点输出功率、噪声系数、谐波抑制等指标要求。

功率放大模块采用某型号功率芯片，单个芯片无论在输出功率或功率增益方面都无法达到设计要求，因此，本方案选用两极放大串联的方式满足功率增益的要求，其中前级作为推动级，末级作为功率输出级，末级使用4路放大并联的方式满足输出功率的要求，前后两个放大级中的各单管放大电路设计成完全相同的形式。

信号流图如图1所示。

功率放大模块中的功率芯片满载时功耗较高达到115瓦。

五个功率放大模块共有10个芯片，芯片总功耗高达1150瓦，并且该芯片面积小，热流密度高，散热难度很大。

综合整机内部信号流、模块的功能、可装配性和可维修性等，為了更好的散热，整机结构布局如图2所示。

散热器由上下基板和中间散热片组成，在机箱高度方向放置于机箱中部，上下基板可以贴附散热器件，可以最大限度的增加机箱散热性能。

电源自带散热风机，因此将电源单独放置于机箱左侧的电源仓，不仅有利于散热，更有利于屏蔽强电信号。

FloTHERM热仿真及热设计的新思路专题资料集锦

5.FloTHERM 和 FloMCAD Bridge之间的智能整合
6.综合应用Inventor和FLOTHERM对系统实施热设计
电子技术的发展及集成电路规模的不断提高,使热设计已成为产品设计中要解决的一个重要问题,同时产品的多样化对热设计亦提出了效率方面的要求。在 AUTODESK和FLOTHERM 两种平台的基础上,综合Inventor和FLOTHERM软件各自的特点,阐述了一种满足热设计中效率与准确性两方面要求的设计方法,根据实例简要说明该设计方法的主要思路、步骤及运算结果处理方法,说明其在工程应用中的特点,同时指出在应用中需要注意的问题。
7.FLOTHERM对基站室内空间模型建立 EN
8.FLOTHERM在产品热设计优化中的应用
9.FloTHERM_通讯电子产品散热仿真实例详解
10.流动阻尼元件在 FloTHERM 中的应用.PDF
11.Flotherm中的接触热阻的设置与验证
12.FloTHERM_电子电池冷却方案.pptx
13.FloTHERM软件基础与应用实例-样章.pdf
FloTHERM热仿真及热设计的新思路专题资料集锦
更新时间：2014-12-26
以下是小编整理的一些有关FloTHERM热仿真及热设计的新思路专题资料，
其中包括了此次培训的相关资料以及相关的案例文档和视频资料。有关文档的下载，可以到研发埠网站的专题模块，输入相应的专题名，搜索到相应的
专题少
笔记本电脑散热大比拼！
更多资料：/Home.html
3.FloTHERM PCB通过仿真优化 PCB 协同设计.pdf
4.FloTHERM PACK 快速生成优化的半导体封装热模型 FloTHERM PACK 是一款给予网络的软件程序，它以最小的投入，生成IC封装

海基科技热设计软件FloTHERM

模型库包含数千种器件和基本形体的 FloTHERM 模型，如：风扇、鼓风机、元器件、
散热器、材料、热界面材料等

与物体相关联的网格模式使建模和网格生成一步完成
可视化

高级 MCAD 与 EDA 数据接口
FloTHERM 拥有业内最优秀的 MCAD 和 EDA (Electronics Design Automation, 电子设计自动化) 接口。 FloTHERM 不仅可兼容 Creo Parametric，Solidworks，CATIA 以及其他主流 MCAD 软件数据，支持模型的导入和导出；另外，FloTHERM 的 EDA 接口不但支持 EDA 软件的 IDF 格式 PCB 板模型导入，还可直接接口读入 Allegro, Board Station 以及 CR5000 等软件的走线、器件参数、过孔等详细模型。

同时也可执行成本函数的自动循序优化 (SO)。这种基于梯度的方法将对原始模
型不同变量建立新模型并对之运行求解，这种方法能够无误地选出并确定最优热设计求解方案。循序优化可帮助理解设计约束 (比如最高元件温度)，并将这些信息包含在软件自动选取的最优方案中。
海基科技

网格
FloTHERM 采用正交网格技术，同时采用先进的非连续嵌入式网格和 Cut Cell 网格切割技术。局域化
海基科技
网格功能可在需要时进一步细化网格，将求解时间缩至最短。 FloTHERM 软件配有专门针对于电子散热行业的半自动网格技术。FloTHERM 网格与 SmartParts 紧密关联，网格生成在 FloTHERM 中处理为建模的一个步骤，用户可控制网格细化程度。FloTHERM 是唯一一款使用与物体相关联的网格模式的分析软件，避免了模型修改时重新生成网格。 FloTHERM 可视化后处理模块专为提高电子设备散热设计速度而研发。完全逼真的模型、三维流动动画和工具处理温度的动态变化以及流动结果协助工程师迅速高效地发现热设计问题所在并将设计改进可视化。动态流线和示踪粒子运动图方便了工程师同不具备热设计概念的同事交流。

最全的热设计基础知识及flotherm热仿真

导热介质-导热双面胶带
对流换热
牛顿冷却公式：
其中α为对流换热系数，单位W/(m2·K)，表征了换热表面的平均对流换热能力。A为参与热交换的有效面积，△T为表面温度与流体温度之差。
由牛顿公式可得对流换热热阻计算公式为：
自然对流换热系数在1~10W/(m2·K)量级，实际应用时一般不会超过3~5 W/(m2·K) ；强制对流换热系数在10~100 W/(m2·K) 量级，实际应用时一般不会超过30 W/(m2·K) 。
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。
热辐射
电子设备冷却方法的选择
温升为40℃时，各种冷却方法的热流密度和体积功率密度值
电子设备冷却方法的选择
冷却方法可根据热流密度和温升要求，按照下图关系进行选择。这种方法适用于温升要求不同的各类设备
由此图可知，当元件表面与环境之间的允许温差ΔT为60 ℃时，空气的自然对流（包括辐射）仅对热流密度低于0.05W/cm2 时有效。强迫风冷可使表面对流换热系数大约提高一个数量级，如在允许温差为100 ℃时，风冷最大可能提供1W/cm2 的传热能力。
热辐射
任意物体的辐射能力可用下式计算
镜体是指反射比ρ=1的物体。绝对透明体是指穿透比Τ=1的物体。绝对黑体是指吸收比α=1的物体。
黑度：在一定温度下，将灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比定义为物体的黑度，或物体的发射率，用ε表示。
热辐射
物体表面的辐射计算是及其复杂的，其中最简单的是两个面积相同且正对着的表面间的辐射换热量计算公式：

FloTHERM—电子器件及设备热设计CFD解决方案

FloTHERM Ap SW——FloTHERM 基本包：包含前后处理器以及求解器（单核），实现建模、网格划分、运行计算、仿真结果展现等所有基本功能。 FloTHERM Parallel Ap SW——并行计算模块：包含了前处理、求解器（多核）和后处理功能。核数不受限，目前支持单机并行。
1．电子器件/设备热设计需求分析
在电子封装技术水平不断提高的当今，电子产品的外形尺寸也朝着轻便小巧的方向发展，从而使得单位热流密度值迅速增大。电子产品输出的是电信号，输入功率的很大一部分都成为了热功耗。这部分热功耗会造成元器件结点温度的急剧升高，而电子产品的温度对其能否安全可靠地运行影响非常之大。当元器件在很高的温度下工作时，其失效率按指数关系增长。不仅如此，电子产品的行业特性决定了其产品更迭迅速，在合理地对产品进行热设计，使其安全可靠运行的同时，如何加快产品的研发周期也成了重中之重。随着 CFD 技术的发展，热设计的方法也由之前的手工计算方案转为 CFD 方案。 CFD 解决方案不仅解决了手工计算方案无法考虑 3D 计算、计算结果不精确及无法对系统散热性能改善提供帮助等问题，更加快了电子产品的设计周期。作为产品设计的一部分，CFD 仿真一直以来被认为不易操作、应用不灵活和计算费时等，直接导致绝大部分工程师没有使用 CFD 软件的技能和知识。这是因为以前及现在很多 CFD 软件都需要用户具有深厚的计算流体动力学方面的专业知识，从而有把握获得精确的仿真结果。例如，用户需要知道如何将他们的 CAD 模型转换到 CFD 软件中，如何对模型进行布尔操作，从而对流动区域进行实体建模、创建网格、确定边界条件、选择正确的物理模型，调整求解设置确保迭代收敛等其他工作。此外大部分 CFD 软件都需要用户进行大量的调整，诸如手动修改网格以提高网格质量，调整松弛因子等求解控制选项以获得结果收敛等。但最近几年新一代 CFD 软件的出现，克服了这些缺点。这种软件使用 3D CAD 模型，自动探测流动区域和划分网格，使不具有深厚计算流体动力学知识的工程师也能轻松使用。新一代 CFD 软件包含了成熟的自动控制功能，不必进行手动调整就可以确保结果收敛。同时软件采用先进的网格划分技术，使得计算时间大为缩短。使工程师可以将更多的时间和精力投入到优化产品的性能当中。

浅议Flotherm软件在电子元器件系统热设计中的应用

浅议Flotherm软件在电子元器件系统热设计中的应用摘要：Flotherm热仿真的操作流程简单，可方便地进行多次仿真实验、优化等手段来研究影响热分析精度的因素。

通过有针对性的一系列优化操作可以很好地减小误差，使得热仿真分析结果更加接近实际值，从而实现更加有效的辅助设计。

关键词：Flotherm软件；电子元件；系统；热分析为了减少温度对元器件的性能影响，在电子设备的前期热设计过程中，必须对 CPU、电源和热敏感元件的温度-性能关系进行仔细分析，并针对发现的问题采取相应措施。

在此，基于热分析软件 Flotherm 对某型 PCB 控制板进行热分析与热设计，以探寻一种具有实用价值的电子元器件可靠性分析方法。

一、Flotherm 软件简介根据传热学的基本理论，传热的基本方式有热传导、对流换热和辐射换热。

热分析软件主要根据能量守恒、动量守恒及质量守恒进行控制计算。

Flotherm 软件便是这类软件的代表之一。

数值分析法主要以离散数学、数值计算为基础，以计算机为工具，能够对大量复杂的问题进行求解，其求解过程复杂但求解精度高。

随着传热学及计算机技术的发展，数值分析法得到了很好的发展，其逐渐成为最常用的研究电子设备热仿真分析的方法。

应用Flotherm软件的核心热分析模块，可以完成从分析模型建立、网格生成、求解计算、分析报告到可视化后处理等功能，实现多个层次的分析。

该模块还包含TABLES 分析结果数据报告和VISULATION可视化后处理等功能。

软件接口模块FLO/ MCAD，不但完全支持PRO/ ENGINEER 等机械CAD 软件几何模型的直接调用并自动简化，还可以通过IGES、SAT、STEP、STL格式读入如UG、I - DEAS 和AutoCAD 等MCAD 软件建立的三维几何实体模型，可以大大减少对复杂几何模型的建模时间。

Flotherm软件在功率器件绝缘与热传导路径设计、BGA封装热性能仿真优化分析、光伏逆变器的散热设计、车载充电设备热仿真分析以及机载液晶显示器的热设计等诸多领域都有应用研究的报道。

FloTHERM在电源适配器热设计中的应用

FloTHERM在电源适配器热设计中的应用摘要：本文就FloTHERM热仿真的基本理论、热设计方法进行了阐述，运用FloTHERM软件模拟适配器的温度场，并与样机进行了对比测试。

验证了热仿真分析在产品设计过程中的必要性和FloTHERM软件在产品热设计中的可靠性。

关键词：FloTHERM 适配器热仿真温度场1引言随着电子技术的不断发展，大功率器件发热功耗越来越大，而体积在不断的缩小，热流密度不断增加[1]。

这种高集成、智能、便携的产品必然导致产品的功耗的急剧增加。

美国空军航空电子完整计划曾对电子产品的失效原因做过统计，结果发现由于温度过高而导致的失效占所有故障原因的55%[2]。

因此，采用有效的散热设计可以控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在工作环境下不超过稳定运行时标准或规范所规定的最高温度。

而借助热仿真分析软件则有利于提高产品热设计效率及准确性。

2FloTHERM软件介绍该软件采用成熟的CFD（Computational Fluid Dynamics）计算流体动力学和数值传热学仿真技术开发的[3]。

是基于有限单元法，将原来在时间域和空间域上连续的物理量场，用一些了有限个离散点上的变量值的几何来代替，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。

3产品热设计方案确定根据需求，产品在25℃环境温度下能满载可靠运行时器件温升小于55℃，外壳温升小于30℃。

经过测算，该适配器表面热流密度达到0.035W/cm2，采用自然散热。

3.1初始设计散热模拟3.1.1热设计输入经过前期的初步评估及PCB布板，建立了初始的产品信息，其主要发热器件为：芯片1（内置MOS）、芯片2（内置MOS）、二极管、电阻、变压器、保险丝电阻。

初始设计阶段采用直接自然散热，内部不增加额外的散热设施，通过仿真分析来确定最终的散热方案。

3.1.2初始仿真分析仿真的环境温度设置为25℃，产品外表面为PC塑料（表面辐射率设置为0.85），仅考虑传热和辐射，由此确定了求解条件。

Flotherm10.1风冷热设计教程

1.结构三维模型（STP/IGES等格式）视频教程加Q76615399
2.元器件热损耗与封装等信息（类似于购买的资料excel list）
3.元器件layout（元器件在整个结构中的布局、代号）
海拔：海平面环境温度：55℃ 风扇转速：4400RPM
4.工况（海拔、环境温度、风扇转速等）
2.2 物理参数与工况设定
物理参数设定：损耗、封装工况设定：环境温度，海拔，风扇特性视频教程加Q76615399
2.3 网格划分
系统网格划分
风扇网格划分
2.4 求ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ问题设定
目标温度侦测点
收敛标准
自检后运行
2.5 后处理
温度场
平面
离子源
单点注释动画创建数据输出视频教程加Q76615399
THANKS
2.FLOTHERM热设计仿真流程
几何模型建立(CAD 模型导入与简化、布尔运算)
物理参数设置与工况设定
网格划分
后处理视频教程加Q76615399
求解
求解问题设定
2.1模型导入------结构件拆分
Smart part 创建视频教程加Q76615399
FloEDA创建或FloMCAD导入简化
热分析材料准备热分析基本流程
1.FLOTHERM热设计仿真材料准备
1.结构三维模型（STP/IGES 等格式） 2.元器件热损耗与封装（类似于购买的资料excel list） 3.元器件layout（元器件在整个结构中的布局、代号） 4.工况（海拔、环境温度、风扇转速等）
尺寸： 258*288*100mm 厚度1mm 材料：SECC

液冷固态发射机热设计

液冷固态发射机热设计通过对某地面雷达发射机的冷却系统设计，介绍了固态发射机的液体冷却系统设计方案，进行了热分析，讨论了其中的关键技术。

1 引言随着固态发射机在雷达中的推广使用，越来越多的发射机采用高功率密度的结构设计，这就意味着微波功率晶体管工作时有更高的热流密度。

结构设计师需要进行系统周密的热设计，确保发射机在恶劣的环境下可靠地工作。

强迫液冷是一种较好的热设计解决方案。

2 冷却方案某地面雷达发射机采用了分布式固态发射机，其单个功放组件的最大热耗为620W，微波功率晶体管（以下简称晶体管）的热流密度为28 W/cm2，晶体管法兰面最高允许工作温度为75°C，工作环境温度为-20℃～+50℃。

对于安装于天线背面的分布式固态发射机，其冷却方式基本上有两种：强迫风冷和液体冷却。

采用强迫风冷的冷却系统结构简单、紧凑，成本低，设备量少，但受外形尺寸及重量的限制，其所能提供的风速有限，适合功放组件热耗及晶体管放大器热流密度较低的场合。

液体冷却（这里指的是间接液体冷却）系统相对复杂，设备量大，成本高，但其承受的热流密度大，散热效率高，热负载温度梯度小，适合功放组件热耗及晶体管放大器热流密度较高的场合。

固态发射机热设计的主要目标是让晶体管在预定温度范围内可靠地工作，对于本例，优先考虑强迫风冷方案。

按温升校核，强迫风冷固态功放组件的温升由四个部分组成：冷却空气吸收热量后的温升，对流换热温升，散热器底板的传导温升，接触热阻温升。

由设计依据可知，固态功放组件的总温升Dt须小于75-50=25°C。

通过样件试验，在底板衬铜的情况下，在平均风速7.5m/s时，末级组件中单个晶体管最高温升达到26°C。

在重量及体积要求严格的天线阵面上，给固态功放组件提供大于7.5m/s的风速是比较困难地。

通过计算及样件的试验，采用强迫液冷较为合适。

另外，从环境适应性的角度看，液体冷却方案要优于强迫风冷方案（与外界环境直接换热）。

基于Flotherm的光波测试平台热设计

中电科思仪科技股份有限公司山东青岛 266500摘要：本文对光波测试平台的整机结构进行了热分析，通过Flotherm仿真对整机结构的热设计进行优化，并给出仿真和实例测试结果。

关键词：光波测试平台；Flotherm；热设计；1引言光波测试平台是一种多通道、高灵敏度、高精度的光波综合测试仪器。

主要包含光偏振控制器模块、光扰偏器模块、光功率计模块、单多模光衰减器模块、光开关模块等。

各模块普遍使用了电路板以及表面贴装器件，使用过程中局部会产生较高的热流密度。

高温会对电子元器件的使用寿命产生有害影响，进而影响仪器的可靠性。

资料表明：单个元器件的温度升高10-12℃，可靠性降低50%[1]。

因此，对光波测试仪器进行合理的热设计具有非常重要的意义。

2整机结构设计综合考虑现有光开关模块、光功率计模块、光衰减器模块等标准化光模块以及各用户对整机小型化、低成本、带显示功能等方面的要求。

本机的主要结构设计目标是：兼容现有的光模块、具备功能按键、具备显示功能（采用4.3寸液晶屏）、外形尺寸宽×高×深=319.5mm×132.5mm×350mm、环境适应性满足GJB3947A-2009环境4级设备要求。

2.1光模块结构如图1所示，当前现有的标准化光模块主要由面板组件、连接板组件、上盖组件、下盖组件等组成。

各部分均采用钣金件加工，成本低且加工周期短，具有良好的可生产性。

图1 标准化光模块及结构组成2.2模块结构布局各模块的上盖组件设计有导轨，仪器的前面板设计有滑槽，模块与前面板采用竖直插入的装配关系。

前面板均匀设计有8个槽位，可满足不同宽度标准化光学模块的顺利插入。

通过选配不同功能的光波测量模块，任意搭配组合，满足用户多样化光波测试需求。

图2 模块结构布局2.3整机结构布局本机的主要热源为电源、光模块，为减少电源发热对各模块的不良影响，应尽量让电源远离光模块，在结构设计时将电源置于远离模块的一端。

FLOTHERM热设计软件指南

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Mentor Graphics Mechanical Analysis Division (原 FLOMERICS 公司) 于 1989 年开发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。
每年 FloTHERM 用户均有机会参加坤道公司举办的各类研讨会和讲座并相互交流，非常利于设计人员水平的提高。由于有全球主流厂商的支持，用户也可以很容易地从各供应商或 Mentor Graphics 公司用户支持区 SupportNet 获取从 IC、散热片到风扇、电源等部件的模型用于产品整体分析，这些优势是其他同类软件产品无法相比的。
薄板模型
热阻-热容网络模型 4) 高级 Zoom-in 功能: 高级 Zoom-in 功能可将上级模型计算结果作为下级模型计算的边界条件，使得模型计算结果层层传递，从系统级到子系统级，简化计算过程，减轻工作量，从而大大缩减模型分析时间。
专业稳定的求解器与网格技术
z 求解器：采用专门针对电子散热的有限体积法求解器，与传统的 CFD 求解器不同，FloTHERM 求解器不但应用了数值方法的解算，同时结合了大量专门针对电子散热而开发的实验数据和经验公式。这些实验数据和经验公式多数为 Mentor Graphics Mechanical Analysis Division 独家拥有，是 Mentor Graphics Mechanical Analysis Division 专注于电子设备热设计行业二十年中最为宝贵的财富之一；