最后一讲-FloEFD - 电子散热补充资料 CN
FloEFD_V9_电子模块指南
14 电子模块指南中提到的一些特征需要有 Electronics (电子模块)和 Library (工程库)的许可证。
问题描述本指南通过使用Electronics (电子模块)中的各种特征验证了FloEFD仿真电子元件散热能力。
使用的案例是一个单板机箱体包含的元件有CPU，芯片组(南北桥)，双热管散热器，PC104扩展板PCI和ISA插槽，SODIMM插槽以及内存和外连接器。
室温空气通过侧板和底板的通风孔进入箱体，后背板通风孔安装一个抽风机，空气由此流出箱体。
气体流动带走电子元件(CPU, 南北桥芯片组，DDR RAM芯片)产生的热量。
热管将CPU和北桥芯片组产生的热量传导至散热器，通过散热器将热量排到空气中。
模型中，散热器安装在抽风机附近。
仿真的目的是为了保证在这些条件下，电子元件在适宜的温度下工作。
下表：案例中的电子元件典型的最高工作温度值。
电子元件最高工作温度值CPU 85o C北桥芯片组 80o C南桥芯片组 100o CDDR RAM 芯片 85o CFloEFD 9 指南 14 - 1第十四章 电子模块模型结构复制Tutorial for Electronics Module 1 – Electronic Components 文件夹到工作文件夹。
打开EPIC PC.SLDASM 组件。
选择默认结构。
这是所描述问题的原始模型。
研究原始模型后，切换到仿真模型。
外连接器 EPICPC 主板为简化问题同时节省电脑资源，忽略一些不影响流动和传热特别的元件和特征，包括PCI和ISA插槽，螺母和外连接器。
仿真模型中也去掉了抽风机，改由相应的边界条件替代。
仿真过程中，将CPU、北桥和南桥芯片组设为双热阻简化热模型，各包含两个平行六面体元件。
为设定入口和出口流动边界条件，在各相应箱体板内侧用封盖取代通风孔，关闭通风孔。
同时，忽略气流通过通风孔进入和流出箱体的一些现象。
但是，根据通风孔的特殊形状和安装位置，边界条件须考虑反映流阻的压力损失系数值。
基于FLOEFD的散热器翅片间距仿真设计
基于FLOEFD的散热器翅片间距仿真设计作者：何汉恩来源：《硅谷》2014年第08期摘要新一代大功率白光LED光源具有很多优点，如节能、环保、寿命长等，但大功率LED的散热也是一个至关重要的问题。
如果LED散热问题解决不好，LED灯具工作一段时间后就会输出光功率减小，芯片加速老化，工作寿命缩短。
文章从LED散热问题着手，详细介绍了目前广泛商用的大功率LED器件结构及导热途径、所用散热片的特点，以及LED所用的散热片设计和模拟方法。
关键词散热；灯具；LED；FLOEFD；翅片间距中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0047-02随着LED（发光二极管）的功率、发光强度和发光效率大幅度提高，LED作为新型照明光源在市场中的份额逐渐提高，给现代社会生活质量的提高带来了不可估量的影响，正在引发一场全球照明领域的革命。
但是，LED照明产品的仍有极大的技术问题亟待解决，如LED的散热问题就是其中之一。
因为LED的发热量大，并且是温度敏感器件。
LED的温度升高会影响其寿命、光效、光色（波长）、色温、光形（配光）、以及正向电压、色度和电气参数以及寿命等。
所以，散热设计是LED照明产品开发的关键技术之一。
1 LED散热原理热交换的三种基本方式为：热传导、对流和热辐射。
通俗的说，热传导是将热量匀化或传导到指定位置；热对流是将热源表面的热量与介质（常为空气、水等）发生热交换，结果使表面的温度降低；热辐射是将热源的热量通过波的形式（紫外线、可见光线、红外线等）发散到周围的空间中。
对流传热的基本公式是牛顿冷却公式：Q=hAΔtq=hΔt其中，Q为对流传热表面（流体流过或接触的固体表面，即壁面）的热流量，单位W；q 为对流传热表面的热流密度，单位W/m²；A为对流传热表面的面积，单位m²；Δt为流体与壁面温差的绝对值，单位℃；h为对流传热的表面传热系数，单位W/（m²·K），表征传热表面的平均对流传热能力。
基于FloEFD的电磁加热用散热片优化设计
基于FloEFD的电磁加热用散热片优化设计作者：江太阳来源：《西部论丛》2020年第07期摘要：烹饪器具普遍采用电磁（IH）加热技术给容器和食材进行加热，系统的散热性能对整个系统的工作的稳定性和可靠性有极大的影响;而使用 FloEFD仿真软件对电磁加热系统或散热器件进行仿真分析和优化设计，能大幅缩短从原始方案设计到最优方案的过程，从而缩短整个产品的验证和开发周期。
关键词：FloEFD;仿真;热分析;流场分析一、技术背景烹饪器具普遍采用电磁（IH）加热技术给容器和食材进行加热，具有效率高，加热速度快的优点，因此深受用户喜爱。
其中的电磁加热系统是通过把市电进行整流，然后通过IGBT （一种大功率开关器件）周期性地给励磁线圈和谐振电容充电，从而产生高频周期性的磁场作用于铁质容器。
其中整流桥堆和IGBT是整个电磁加热系统的核心部件，在工作过程中会产生大量热量，需要通过安装在元件表面的散热片进行散热，因此，整流桥堆和IGBT的散热性能直接影响到电磁加热系统工作的稳定性和可靠性;影响整流桥堆和IGBT的散热性能的因素包括一下传热环节：1.晶元2.金属支架3.封装层（4.导热硅脂）5.散热片6.环境空气。
其中，热量从晶元到散热片直接的传递主要受元件的封装结构，元件安装，散热片表面工艺水平，导热硅脂热阻等因素影响;而热量从散热片到环境空气中的传递则主要受散热片的结构，材质和散热片表面的气流速度等因素影响;二、软件介绍FloEFD是一款能直接在MCAD軟件的界面下操作的电子散热，流体仿真的软件，通过在产品开发初期对系统流场，温升等进行仿真分析和设计优化，缩短后续模型验证的周期; 本文基于软件，对电磁加热系统中的散热片进行相关参数优化，并通过实例阐述散热片仿真优化的一般流程和思路;三、优化过程1.原始模型：如图1所示，是基于我司一款电磁炉常用的散热片简化后的模型，以及安装在散热片上的整流桥和IGBT，其中散热片包括整流桥散热区，IGBT散热区，中间区域用于安装固定;模型条件设置：整流桥功率：8W;IGBT功率：20W;散热器材质：铝6063;流场条件：使用已有的离心风机流场;其他条件：正确设置包括环境温度，重力方向，求解域，全局网格划分等级;同时，对翅片表面进行加密局部网格划分，收敛标准按系统默认，分别设置整流桥堆和IGBT表面的最高温度为参数研究目标。
FloEFD整理-推荐下载
FloEFD简介FloEFD软件是专门为设计工程师编写的计算流体力学程序。
FloEFD在模型转化、模型处理以及网格、收敛分析步骤中的独特技术，能极大地简化工程师的工作压力，缩短工程师工作时间。
同时，FLoEFD不同于传统的CFD软件，它对于使用的CFD专业背景要求并不高，网格划分等一些复杂过程可以自动完成，机械和设计工程师在经过短短的培训后可以迅速上手。
目前，FloEFD已经得到航天航空行业、照明行业，消费电子行业，汽车电子行业客户的广泛认可。
利用FloEFD软件，可以解决以下问题：优化车载舱内空调送回风口的位置、优化空调送风风量和温度、优化电子元器件等各个部件的空间分布和大小等。
通过车载舱内环境热分析，评估电子设备机箱、机柜以及舱内等热流场问题，降低车辆运行中可能出现设备过热和超出工作人员生存环境的风险。
应用范围：同步CFD软件FLoEFD能解决诸如以下的各类问题：1)压降预测。
对生活中大量广泛的产品（如阀门、喷嘴、过滤器和控制设备等）检查和优化压力以及一系列和压力相关的参数；2)流场分析。
检测和优化物体内和周围的复杂流动。
优化诸如机箱、车室、建筑物、抽油烟机、吸尘器、无尘室以及空气处理装置等内外气体和液体的交互作用。
3)传热分析。
发生在实际生活中很多产品包括烤箱、换热器、钻头等上的温度场可视化。
分析复杂物理流程，如流体间、流体与周围固体材料间发生的热传导、对流、耦合热交换以及辐射等热交换情况。
4)应力预测。
检查阀门的工作盈利，流动引起的应力的载荷和热应力分析的温度引起变形。
5)混合过程。
探讨可视化流体和气体混合物流动，决定洗衣机、洗碗机、厨房设备、卫浴设备甚至燃料电池内的最优混合流动。
6)电子散热。
在产品造型阶段就使用FLoEFD，能帮助公司更快的设计出更好的更可靠的产品，因为FloEFD解决了设计工程师每天面对的挑战，如PCB的热设计、散热器设计、封装结温、壳温以及气流优化。
FloEFD全面的仿真能力●外流/内流●多流域（拥有独自流体参数）●不可压缩/可压缩气体粘性流动包括亚音速，跨音速，超音速和超高音速(5-30)●自动层流/湍流包括过渡求解●多组分模型（可达十种不相关组分）●非牛顿流体（多种材料模型,温度相关性）●蒸汽模型●相对湿度模型●空化模型●气相燃烧模型●壁面粗糙度模型●多旋转部件（转子–静子），考虑离心力和科氏力●多孔介质模型●耦合换热（流体-固体）,导热与对流●强迫对流/自然对流/混合对流●面-面辐射/太阳辐射/环境辐射●时间相关流动,传热/传质分析●带风扇/散热器的换热器简化模型●热管、多孔板、双热阻、PCB板、焦耳热、TEC、风扇等简化模型/众多专业厂家产品性能库以及电子散热分析专用材料库FLoEFD核心优势——七大关键技术1）DC3——Direct CAD-to-CFD Conception(与CAD软件的完美接口)直接应用CAD模型，自动区分固体区域；自动区分固体之外的流体区域，自动判定内部流动和外部流动。
流体传热分析软件FloEFD应用大全专题资料集锦(四)
更新时间：2014-12-26
以下是小编整理的一些有关流体传热分析软件FloEFD应用大全专题资料(四
)，其中包括了有关FloEFD应用案例精解文档资料。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，搜索到相应的专题便可以找到
FloEFD燃烧的课程2010
FloEFD应用国外经典案例分享 ：
AEG电子工具使用FloEFD（TM）加速-English
Eclipse公司优化工业煤气喷嘴空气加热器-English
Azonix公司将样机数量从12降低到1-English
Bronswerk公司只用FloEFD（TM） Pro仿真热传递BV-English
述CAE在体育中的应用
更多资料：/Home.html
CAE）工具，它已被广泛用于各种不同的目的。这方法来模拟流体流动现象使 工程师和技术分析师已经在他们的桌面的一个强大的流体模拟。
考虑实际功率的LED热阻的光输出特性
众所周知，发光二极管（LED）的光输出特性强烈依赖于操作条件。正向电流 施加到LED的主要变量–较高的电流供应，更多的光由LED产生的。不幸的是 ，当一个LED的恒流源驱动，光输出下降，当温度增加的LED。
在蒸汽涡轮机业务的发展正从这可以提高效率更高蒸汽参数的应用。蒸汽参
数是指压力和蒸汽温度。
FloEFD fev13 CATIA演示版指南 EN
floefdtm NX软件版本13教程 EN
CAE在运动–性能的提高,没有药物作用 EN 将说明在过去的20年CAE已经在体育和休闲产业；基本的像CFD，结构力学技 术，和其他鲜为人知的技术已成为大众化设计过程，通过适当的CAE的例子讲
电力电子热设计软件FloEFD
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。
2006年，FLOMERICS 公司收购了以研发流动和传热的仿真技术见长的NIKA GMBH 公司。
NIKA 为全球领先的流体力学软件供应商，总部位于德国法兰克福。
NIKA 研发中心位于俄罗斯莫斯科,有60余名研发工程师致力于研发工程化的流体动力学软件。
EFD （Engineering Fluid Dynamics Laboratory ）为NIKA 的旗舰产品，是新一代流体动力学分析的革命性工具。
软件采用全新技术,专为从事与流动、换热相关产品开发的设计工程师提供尖兵利器。
EFD 相比于传统CFD 分析软件，对工程师的要求大大降低，不具备专业热流体与数值计算知识背景的普通产品设计工程师也能快速掌握使用。
全球化公司：FLOMERICS 公司在全球10几个地方拥有研发中心，在40几个国家和地区都有分支机构或分销商从事市场与技术支持，其中英国、美国、法国、德国、意大利、瑞典、中国、日本、韩国、新加坡、印度等地区都拥有全资分支机构或代理商，覆盖了全球所有主要的电子生产、研发地区。
总部：英国伦敦研发中心：伦敦、诺丁汉波士顿、硅谷法兰克福布达佩斯莫斯科班加罗尔技术服务：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。
匈牙利、瑞典、日本中国新加坡、以色列、日本、韩国、中国台湾澳大利亚EFD是无缝集成于主流CAD软件中的通用CFD分析软件，EFD分析：包括CAD模型建立、自动网格划分、边界施加、求解和后处理等都完全在CAD软件界面下完成。
FloEFD软件文档资料(二)
24.AEG电子工具使用FloEFD能更快的创建冷却动力工具-EN
25.基于FloEFD软件的客舱舒适度分析.pptx 无论你在哪，汽车、建筑或飞机机舱，考虑到安全和健康气候控制都及其重 要。这样，工程师对于如何优化客舱内的空气流动非常感兴趣。 FloEFD具有
非常多的节省时间的功能。通过使用已有的3D CAD几何和实体模型，EFD帮助
FloEFD软件文档（二）
更新时间：2014-10-23
1.FloEFD_汽车行业应用_English
2.FloEFD在电子散热领域的应用
3.Enhanced_Turbulence_Modeling_in_FloEFD.pdf FloEFD增强的湍流模型
4.流体系统仿真软件Flowmaster与同步CFD模拟软件FloEFD耦合分析（1D-3D 联合仿真） 同步CFD模拟软件FloEFD航空航天领域解决方案,1D(Flowmaster) –
33.CFD对机械设计工程师是“更好的设计范式转变” EN 以计算流体动力学（CFD）提供CIMdata的角度分析；使用它的动机，它的价 值和未来的重要性，并使CFD提供给所有的工程师在产品设计/开发的生命周 期。它也描述了导师图形FloEFD CFD分析解决方案，设计提供产品的设计师
和工程师，直接在自己设计的CFD技术直接访问（CAD）环境。
我们优化设计。他也提供给你其他CFD程序无法比拟的功能，例如，传统CFD
程序要求用户创建另外的固体部分来表征流体区域（空区域）。但是EFD自动
区分内部流动和外部流动，并自动生成流体区域。如此，EFD将用户从创建一
个用来分析区域的工作中解放出来。
26.电动汽车电池热管理Flowmaster+FloEFD应用案例.pdf 在本案例中 ，阐述了开始设计过程中，开始设计过程使用三维CFD FloEFD软 件建立电池组和热管理系统（ 热管理系统（ BTMSBTMS）精确仿真模型，开
流体传热分析软件floefd应用大全专题资料集锦（一）
学校工作总结本学期，我校工作在全体师生的大力支持下，按照学校工作计划及行事历工作安排，紧紧围绕提高教育教学质量的工作思路，不断强化学校内部管理，着力推进教师队伍建设，进一步提高学校办学水平，提升学校办学品位，取得了显著的成绩。
现将我校一学期来的工作总结如下：一、德育工作本学期我校德育工作围绕学校工作中心，精心安排了“文明守纪”、“良好习惯养成”、“光辉的旗帜”、“争先创优”等主题教育月活动，从培养学生的行为规范，狠抓养成教育入手，注重务实，探索途径，加强针对性、实效性和全面性，真正把德育工作落到实处。
1.强化学生养成教育，培养学生良好习惯。
本学期，我校德育工作十分注重学生的常规管理，尤其重视对学生的养成教育。
一是利用班队会、红领巾广播站、国旗下演讲对学生进行品德熏陶。
二是以文明监督岗为阵地，继续强化了“文明班集体”的创建评比活动，通过卫生、纪律、两操等各项常规的评比，增强了学生的竞争意识，同时也规范了学生的行为。
三是继续加大值周检查的力度，要求值周领导、教师、学生按时到岗，在校门口检查、督促学生有秩序出入校园，从而使学生的行为规范时时有人抓，处处有人管，形成了良好的局面。
2.抓好班主任队伍建设，营造全员育人氛围。
班主任是学校德育工作最重要的力量，为了抓好班主任队伍建设，提高班主任素质水平，学校在第十二周组织开展了班主任工作讲座，在学期末举行了班主任工作交流，在活动中探索行之有效的工作方法，总结经验，交流心得，使班级管理工作更上新台阶。
3.充分发挥主题班队会的教育功能。
主题班队会,是对学生进行德育教育的一种特殊而卓见成效的方式之一。
为了充分发挥主题班队会的教育意义，第十三周，四（3）中队举行了“祖国美，家乡好”主题队会观摩活动，有效规范了我校主题中队会程序，强化了主题队会对学生的思想教育作用。
二、学校管理工作1.建立健全规章制度。
学期初，学校制定了出明确的目标计划及管理措施，做到了目标明确、工作具体，有效地增强了全体教师参与学校管理的主人翁意识，充分调动了全体教师的工作积极性，保障了教育教学工作的顺利开展。
(新)EFD热分析介绍-2010
基于CAD几何的自动自适用网格加密 – 这 保证几何的高精度解析.
Mechanical Analysis Division
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7 大关键技术使得FLOEFD与众不同
1. DC3 –FLOEFD无缝集成Pro/ENGINEER
结构设计
CFD 分析
结构工程师
CFD 专家
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Mechanical Analysis Division
. 工程同步 CFD: FloEFD
▪ 工程师直接进行CFD分析 ▪ 使得工程师能够操作复杂、快捷和精确的 CFD工具
▪ 设计出最优产品的能力: 性能, 质量, 成本
▪ 减少样机建设和重新开发
▪ 缩短设计周期
散热的公司。 • 是电子冷却领域的仿真软件与咨询
服务的领导供应商
– 超过65% 的市场份额 和增长 – 4,000+ user sites – 7,500+ individual users – Most blue chip electronics
companies are customers
• 250+ 员工; 60%在研发与支持 • 公司总部在 UK
完全嵌入Pro/Engineer运行
• FloEFDV5
完全嵌入CATIA V5运行
FloEFD的 licence管理灵活：可以灵活选择运行所对应的CAD平台.
Mechanical Analysis Division
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外流/内流 多流域（拥有独自流体参数）
FloEFD - 强大的求解能力
不可压缩/可压缩气体粘性流动包括亚音速，跨音速，超音速和超高音速(5 - 30)
FLOEFD软件介绍
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，致力于为机械电子产品之研发、生产和制造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 公司流体分析、热设计和热测试部门(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）的业务部门。
目前是Mentor Graphics公司流体分析、热设计和热测试系列产品在中国大陆政府、国防与航空航天领域及高校（包括中科院）和国内中小企业客户的总代理，负责其产品的销售和服务事宜。
同时，上海坤道公司还是美国C&R Technology公司Sinda/Fluint、Thermal-Desktop全系列产品、ATS公司全系列流体及热测量设备和SpaceRadiation Association公司SpaceRadiation软件在中国大陆的总代理。
坤道公司配备了一支技术精湛、业务娴熟、专业经验丰富的技术服务队伍，为客户提供工程咨询服务、客户培训，并举办各类研讨会、技术培训班和用户大会，帮助客户解决技术难题。
优质的技术支持服务成为坤道公司的核心竞争力。
坤道公司在软件应用、工程师培训和售后技术服务方面帮助客户成功建立和完善技术平台，得到了广大用户的首肯与认可。
客户包含中国电子科技集团、中国航空工业集团、中国航天科技集团、中国航天科工集团、中国兵器集团、中船重工、总参、各军工企业、中科院、广大高等院校、各类质量监督和检测机构以及广大电子、半导体、通讯、计算机和机械行业公司及研究机构等。
公司产品FloTHERM电子热设计软件系列：作为全球第一款专门针对电子器件/设备热设计而开发的仿真软件，FloTHERM可以实现从元器件级、PCB板和模块级、系统整机级到环境级的热分析。
FloEFD
EFD.PRO散热分析经验数值设置探讨各位大侠：小弟用EFD一段时间，现略有心得。
但是在一些经验数值的设置上，感觉还是需要继续积累。
相信各位大侠在做分析的时候，也会有自己的一些心得体会。
现我就把自己的一些通常的做法显摆出来，希望我这块黄田砖，能勾引出一些蓝田玉出来，大家共同进步。
主要包括以下的一些设置，按照做项目的顺序来，各位大侠如果有其他方面的设置经验，也请添加上去：环境温度设置——添加热源设置——辐射面积设置——计算范围设置——接触热阻设置——添加材料设置——收敛目标设置——求解设置——后处理——……我的处理方式如下：环境温度设置——一般设置为30°C，不大喜欢K这个单位。
虽说室温25度，但是我觉得一般做实验的地方通风环境都不大好，都比较闷热添加热源设置—— LED就是随便画一个与实物大小差不多的实体，然后在与铝基板贴合的面上添加面热源。
一般教程里面会教I*U*85%作为热源（功率的8.5成），但是我考虑热从LED传导到外壳上存在接触热阻，我又不晓得设置多少，所以直接就按照350mA为1W热源，650mA为2W热源这样，有的时候比较准，而且准的时候还比较多辐射面积设置——一般我就设置主要散热部件为辐射面积。
压铸铝和6063的辐射系数都设置0.5，虽然论坛里有高人说了6063阳极氧化黑色的辐射系数为0.77，还有一些大侠奉献出辐射系数的资料，但灯具行业，散热外壳无非就那么几种而已。
计算范围设置——一般设置底部，四个侧面为一倍产品方向的尺寸，顶部为4倍的产品方向尺寸，另外提一下，我设置重力方向一般为最不利于产品散热的方向。
接触热阻设置——不设置，呵呵，原因在上面已经说了。
添加材料设置——我用的9.3版本的EFD，感觉里面材料库比较少，6063，ADC12等都是我自己添加进去的。
铝基板就设置为1020，导热系数200，6063导热系数230，ADC12为90。
LED按照教程设置为铜。
橡胶件，螺钉之类的删除掉，简化模型，玻璃会添加的。
FloEFD培训讲义(全套)
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• 结果分辨率定义: – Level of initial mesh ：初始网格等级 – 在 Initial Mesh Settings 对话框中设置. – 仅控制初始网格. – Results resolution level：结果分辨率等级 – 在 Calculation Control Options对话框中设置 – 控制计算时对计算网格的 refinement 和计算结 束条件。
Lecture 1 EFD介绍
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What is EFD?
• Engineering Fluid Dynamics (EFD)
工程流体动力学
EFD product line
• • • 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
m
14
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非牛顿流体
• 能够计算非弹性非牛顿流体的层流. – The Herschel-Bulkley model – The power-law model – The Carreau model
压缩流动
• 如果流体密度与压力相关，那么密度的变化是 比较重要的，则流动被视为可压缩的。 • 气体一般是可压缩的。 • 液体可以压缩性的或者是不可压缩的。
a lp h a _ e f= 1 3 .5
2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 X / C 100
mz
0.08 0.06 0.04 0.02 0 -0.02 -0.04 0 30 60 90 120 150 180 Attack angle (degree) Experiment Calculation
EFD培训_第10讲_-_电子散热基础
These pictures will be replaced
201
ห้องสมุดไป่ตู้
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焦耳加热
(EL 模块)
建模建议
•
• •
建议很好的处理那些没有与全局坐标系 对齐的薄元件，例如：薄曲导线。在厚 度方向有5个网格可以获得比较良好的薄 曲导线仿真结果。如果元件与全局坐标 系对齐（不弯曲、未与网格成角度）， 则不需要细化该元件的网格。 对于高导材料而言，建议提高网格求解 精度。 接触的区域也应通过计算网格进行很好 的处理。
208
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EDB: 导热界面材料库
(EL 模块)
• 支持 Bergquist, Chomerics, Dow Corning 和 Thermagon 等厂商 的导热界面材料 • 接触热阻经常是用户所需要考虑的，并且合适的数据很难确定, 所以这些基于制造商的数据一般认为是可靠和可信的。
209
• 不是仅仅使用环氧材料 (k=0.2 W/m K) • Level 0: k=10 W/m K • Level 1: 正交各向异性热导率
D kn N di i 1 k i
垂直平面方向热导率 (W/mK)
kp
k
i 1
N
i
di
D
• Level 2: 具有更多细节的独立层
• Level 4: 所有回路(走路)。不建议
189
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IDF 修复
• 删除不需要的小元件
– 将它们的热功耗施加至整个板子上
• 删除管脚和不需要的细节(孔洞) • 通过元件模型取代芯片
– 2R – 详细模型
190
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PCB 生成器
(EL 模块)
• 通过手动输入K值，可以将平板定 义为PCB板子。 • 通过 PCB 生成器可以有更多应用
FLOEFD培训资料
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可求解的工程实际问题（应用的模型）
散热器简化模型 • 热管、多孔板、双热阻、PCB板、焦耳热、TEC等众多电子散热专用模具 • 双热阻、TEC、风扇等众多专业厂家产品性能库以及电子散热分析专用材料库
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小结
• 应用领域之广 • 功能之强大 • 界面如此友好 • 简单易学
• 突出重点：
• 自动的网格划分，应用克隆技术进行设计优化
FloEFD for NX 完全嵌入Siemens-NX环境的FloEFD版本。
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FloEFD与CAD软件无缝集成
• 作为无缝集成于CAD软件、面向结构设计工程师的通 用CFD软件。FloEFD有区别于传统CFD软件的四大优 势
• 针对熟悉CAD软件的工程师 • 在CAD软件中快速分析 • 集成于CAD中、使用简单 • 在CAD软件中直接优化
• 解决了CAD结构工程师与CFD分析工程师的沟通问题
完全嵌入CAD界面, 直接应用CAD模型，自动区分固体区域；
• 自动区分固体之外的流体区域，自动判定内部流动和外部流动区域
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2. RAM-Rectangular Adaptive Mesh(矩 形的自适应网格)
• 传统的CFD分析工程师都需要花费大量的时间去划分 高质量的网格
9
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Introduction
• FloEFD的分析步骤包括CAD模型建立、自动网格划 分、边界条件施加、求解和后处理等都完全在CAD 软件界面下完成，整个过程快速高效。FloEFD直接
应用CAD实体模型，自动判定流体区域，自动进行网 格划分，无需对流体区域再建模。
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Introduction
• 在做CAD结构优化分析时，先对一个CAD模型
floEFD中LED散热的相关说明
floEFD中LED散热的相关说明LED（发光二极管）功能允许用户使用一个基于双热阻模型和灯具详细模型（RC 网络）的简化封装模型来模拟一个发光二极管 (LED)。
可以从工程数据库中选择预定义的 LED，也可以通过指定参数来创建用户定义的 LED。
LED 把电能转化为光能的效率取决于其工作条件。
结温 (T J) 和外加正向电流(I F)。
LED 结上的发热量等于 LED 的总输入电能 (V F· I F) 减去 LED 的发光能量（Φe - 发出的总辐射通量，也表示为 P opt）：P H = V F· I F - Φe。
此发热量和 LED 的热阻 (R th) 一起决定了 LED 的结温：T J = P H· R th + T amb。
在 FloEFD中，壳使用两种模型来模拟 LED 元件内部的传热过程：∙其中较简单的模型是基于双热阻模型以及元件的精确发热量 (P H)。
此模型仅用于预测结温。
∙另一种更精确的模型使用 LED 的准确正向电流 (I F) 和由T3Ster® TeraLED® 测出的光功率及散热特征参数来建模。
并有以下假定：∙正向电压取决于正向电流和结温大小，并和结温呈线性关系。
V F = V F0 - S VF· (T J - T0)，∙发光能量和“热流明”也取决于正向电流和结温大小，并和结温呈线性关系。
Φe = Φe0 - SΦe· (T J - T0)，ΦV = ΦV0 - SΦV· (T J - T0)。
可使用从T3Ster® TeraLED® 导入的以下数据，通过此模型预测结温和光通量：∙C jb(R jb) 是RC 网络中测得的热容值，它和从结到散热器的路径中的热阻值（从结到底部，Rjb-Cjb）是对应的；∙V F0(I F) 是正向电流 I F 在参考温度 T0时产生的正向电压。
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∑k
kp =
i =1
N
i
⋅ di
In-P lan e
Co nd
D
uct iv
ity (W /mK )
Level 2: 各层详细信息
Level 4: 所有电路(traces)。不可能。
4
IDF 导入
IDF是一种标准的 ASCII 格式，描述电路基板外 形和零件资料。
Marlow 和 Melcor 部件支持 库
29
工程数据库: 电子固体材料库
(EL 模型)
典型电子系统设计所需材料 包括的材料有：IAlloys, Ceramics, Glasses & Minerals, Laminates, Metals, Polymers 和 Semiconductors. 为典型的IC封装提供特殊的 单热阻库。
流动分析菜单升级
新的工具条
工程数据库升级
14
多孔板
(EL 模型)
该简化模型主要用来代表多孔的薄板。 它可以作为开口压力条件或风扇条件 下的增加附加条件。 多孔板需要定义开孔率, 开孔形状 (圆, 矩形或者规则多边)以及孔的尺寸。 自动计算压降系数
15
焦耳热 (EL – 模型)
软件能够计算导电固体的稳态直 流电。 材料的电阻率可以是各向同性或 者是各向异性或者随温度而变化。 自动计算相应具体的焦耳加热效 应，包括传热计算。 只有导电材料如金属与复合金属 材料才能计算电势和电流。 绝缘体, 半导体, 流体以及无 效区域无法计算电势和电流
电路板简化模型侧面图 多孔介质
L
L
L
43
说明:
均衡的多孔介质表示可以捕捉到电路板以及元件产生的压降的整体效应，但是无法观 察到局部效应。
44
简化模型
简化模型的热部分
设定体积热源，尺寸与多孔介质等同 设定散热量，等同于电路板上所有物体散热的总和
电路板简化模型侧面图 体积热源
L
L
L
45
简化模型
在系统中用简化模型替代详细模型
Level 0:
仅标记铜为热源 删除辅助部件(引脚,外壳等)
Level 1:
在塑料块中添加芯片和铜
嵌套部件 Level 2:
创建包含引脚、芯片和黏结件的热模型
10
其他 (逻辑) 封装
Level 0: 块集总传导率
k=5 to 20 W/m K 指示壳温
Level 1: 双热阻简化模型
相信供应商提供的datasheet 注意: 只有主要热流流向电路板或者外壳， 2R 模型概念才成立。 半数情况下经常有争议。
电路板长度 L
元件
平板散热器
母板 子板 流向
35
简化模型
计算风道分析 (仅流动)
电路板侧面图
母板元件+ 子板 入口(默认) 计算域 出口 (默认)
L 电路板 正面图
L 散热器 子板
L
4 1 2
说明: - 母板不包含在风道分析中 - 电路板元件入口和出口细分网格
3
1, 2, 3, 4: 对称面
36
说明:
30
工程数据库： 工程数据库：界面材料库
(EL 模型)
界面材料库：Bergquist, Chomerics, Dow Corning and Thermagon. 这些数据通常很难获取，这些数据都比较真实。
31
创建简化模型
32
简化模型
为什么系统级分析需要简化模型？
更快的解决方案
更少网格 减少迭代– 简化耦合换热问题
2R模型 详细模型
6
PCB 生成器
(EL 模块)
手动输入k 可定义任意板 PCB 生成器
通过PCB结构和指定的导体与绝缘材料得 到两个方向的导热系数、 法向和层内导 热系数 PCB可以是任意方向
如：斜置板
7
模拟建议:
PCB形状必须是矩形的块状. 对于斜置PCB与另一非斜置PCB, 建议斜板直接插入非斜板或者连接 块 ，连接部分的网格要细化. 例如, 该区域应该细分网格: 最简单的方法是采用局部网格 设定连接的边和设定增加固体 网格等级.
操作简便、调整方便
使用简化模型模拟的典型设备
电源设备 滤波器, EMI屏蔽设备 电路板 热交换器
33
简化模型
简化模型的流体部分
固体模型代表全封闭区域 模型多孔区域定义多孔介质
简化模型的热部分
设定热源为所有物体热量
34
简化模型
计算风道分析
当设备压降信息缺乏时需要 验证流阻设定时需要 案例: 创建电路板简化模型
1A
0V
0V
☺
1A
17
焦耳热- PCBs
主要目标 确定走线最高温度 设计受到FR4的传 导极限(为110 ºC) 或焊料完整性的限 制 确定所需走线宽度以避 免产生热问题
0 mV 1A
确定最大容许电流 确定所沿走线的电压降
18
焦耳热 – 网格化问题
1A
0 mV
19
焦耳热– 网格化问题
Use CAD Geometry: OFF 1A
机械图稿含有过多细节 通常不能作为热分析模型！ 通常不能作为热分析模型！ 简化和改进/替换模型是必要的 剔出不参与分析的部件如螺钉、引脚、密封等 封闭孔 替换风机叶片模型和穿孔部件 创建 物理 部件和电路板模型
3
电路板建模
Normal Conductivity (W/mK)
不要仅使用Epoxy (k=0.2 W/m K) Level 0: k=10 W/m K Level 1: 各向异性传导率
38
简化模型
为多孔介质创建固体模型
应与显示的所有模型的边界匹配
记录截面流动面积 记录流动方向长度
39
简化模型
移除详细模型
元件控制 固体模型压缩和/或删除
40
简化模型
工程数据库中定义多孔介质
‘Unidirectional’ (单向性)，以及 ‘Pressure Drop(压降), Flowrate(流 速), Dimensions(尺寸)’ 等选项
37
简化模型
计算风道分析
入口应用典型速度 (200 to 800 ft/min)
使用 ‘Clone Project’ 功能迅速变更速度 在批处理中计算3-4个速度
测量不同速度下通过风道的 ∆P
在入口设定压力目标点 定义Equation Goal，减去环境压力获取∆P
记录 ∆P 和 对应的V
速度在一列，压降在其右一列
26
工程数据库: 风扇库
(EL 模型)
27
工程数据库: 部件材料库
(EL模型)
支持JEDEC 标准 支持封装类型：CBGA, Chip Array, LQFP, MQFP, PBGA, PLCC, QFN, SOP, SSOP, TQFP, TSOP, TSSOP
28
工程数据库: TEC 库
(EL 模型)
FloEFD 电子散热补充资料
FloEFD Training
MECHANICAL ANALYSIS DIVISION
电子散热基础
目录
EL-模块 PCB生成器 双热阻简化模型 焦耳热
热管 工程库
板和部件建模 简单，更详细 (重叠部件) IDF 导入 热过孔
2
热分析模型要求
原则上, 任意 CAD 图可以用来分析电子散热，然而
如果实际压降 vs速度测试数据已知（从包含近似模型的实际风道 模型到以下幻灯片中显示的模型中），可以立刻设置多孔介质。 在模拟项目的前后计算域需分别扩展一个长度，值得注意的是这 也许还不够。所以应该经常检查入口流动是否均匀（均匀的压力 场），同时在项目后面检查流动结束时恢复的位置。如果出口处 流动没有完全恢复，则需扩展计算域保证均匀的出口流动。
23
焦耳热 – 网格化问题
Mesh Sensitivity
5 4.5 4 Joule Heating (Watts) 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 5 10 15 20 25 # of cells across trace 1 0.9 0.8
Voltage Drop (Volts)
电子模块特性
焦耳热 双热阻部件简化模型 多孔板 热管简化模型 PCB 生成器 工程数据库: 2-R 器件库 工程数据库: 多孔板库 工程数据库: 风扇库 工程数据库: 部件材料库 工程数据库: TEC 库 工程数据库: 电子固体材料库 工程数据库: 界面材料库
EDB =工程数据库
13
FloEFD: 电子模块特性
25
Engineering Database - 库升级
(EL 模型)
特性 新增了大量的固体材料、风扇、 TEC和双热阻部件库。 新增了界面材料库。 新增了代表IC封装的单块库， 提供有效密度，有效导热系数。 优势 用户可以直接获取预定义的与 电子部件相关的有效特性 并可以扩展库 对电子散热分析作用巨大
11
2R部件简化模型(EL 模型)
双热阻部件简化模型针对电 子封装模拟.需要预定义：结 －壳热阻(Rjc)和结－板热阻 (Rjb)。
FloEFD中封装几何由两个板 型固体组成，分别代表结与 壳, 双热阻模
12
FloEFD: 电子模块特性列表
系统正面图 母板(固体对象) 简化模型: 母板元件+ 子板 (多孔介质 + 体积热源)
46
Use CAD Geometry: ON
0 mV
20
焦耳热 – 网格化问题
1A
21
焦耳热 – 网格化问题
使用CAD模型: OFF
使用CAD模型: ON