1、FloTHERM Basic Training,Xu Lei (徐磊) Mechanical Analysis Division,Mentor Graphics - Mechanical Analysis Division（MAD）介紹,2,Mentor Graphics MAD，即過去Flomerics公司，F(xiàn)lomerics是成立于1988年的全球第一家專業(yè)從事電子散熱仿真的公司,總部： 英國倫敦,研發(fā)中心： 倫敦、波士頓、硅谷圣迭戈、法蘭克福、布達(dá)佩斯、莫斯科、班加羅爾,分公司： 英國、美國、俄羅斯匈牙利、法國、德國意大利、瑞典、日本中國、印度、新加坡,代理商： 以色列、韓國、日本、臺灣

2、、澳大利亞、巴西,Mentor Graphics MAD 主要產(chǎn)品,散熱仿真軟件 嵌入CAD的工程流體動力學(xué)/傳熱仿真軟件-FloEFD 高級熱測試儀,3,Contents,L1 Introduction of Electronics cooling L2 Basic theory of CFD L3 Introduction of FLOTHERM L4 Basic theory of using FLOTHERM to do simulation L5 Build, solve and analyze a simple case L6 Model popular electronics c

3、omponent L7 Do a good grid L8 Diagnose solution Problems L9 Import your CAD model to do CFD simulation,Contents Contd,L10 Model refinement L11 Further refinement: solid temperature L12 Extending the solution domain and tools for grid L13 Cooling techniques: fans and heat sinks L14 Introduction of co

4、mmand center L15 Introduction of IC package L16 Build a detail or compact chip model L17 Do a good post process L18 Use FLOTHERM to optimize your design,電子設(shè)備的發(fā)展趨勢,6,1. 熱耗上升化,2. 設(shè)備小巧化,3. 環(huán)境多樣化,過熱-電子產(chǎn)品故障的首要原因,7,發(fā)熱問題被確認(rèn)為電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計所面臨的三大問題之一(強(qiáng)度與振動、散熱、電磁兼容),熱設(shè)計的基本要求,滿足設(shè)備可靠性的要求 滿足設(shè)備預(yù)期工作的熱環(huán)境的要求 滿足對冷卻系統(tǒng)的限制要求,

5、8,熱設(shè)計工程師 與EE, ME, Layout等項目相關(guān)人員緊密配合，力求提高產(chǎn)品各方面性能并降低成本,了解散熱性能的方法,實驗研究 優(yōu)點(diǎn)：直觀，可靠 缺點(diǎn)：昂貴，周期長 數(shù)值仿真(CFD) 優(yōu)點(diǎn)：周期短，成本低， 限制：數(shù)學(xué)模型的適用程度,9,了解散熱性能的數(shù)值方法: CFD (Computational Fluid Dynamics),仿真的基本思想,CFD的基本思想是把原來在時間域和空間域上連續(xù)的物理量的場，用一系列有限個離散點(diǎn)上的變量值的集合來代替，通過一定的原則和方式建立起關(guān)于這些離散點(diǎn)上場變量之間關(guān)系的代數(shù)方程組，然后求解代數(shù)方程組獲得場變量的近似值。,10,熱仿真基本理論 -傳

6、熱的三種基本方式,導(dǎo) 熱 Fourier 定律： 對 流 Newton 冷卻定律： 輻 射 Stefan-Bolzman 定律：,11,熱仿真基本理論 -控制方程,能量守恒方程 動量守恒方程 質(zhì)量守恒方程,12,FLOTHERM 軟件介紹,全球第一個專門針對電子散熱領(lǐng)域的CFD軟件 通過求解電子設(shè)備內(nèi)外的傳導(dǎo)對流輻射，從而解決熱設(shè)計問題 據(jù)第三方統(tǒng)計，在電子散熱仿真領(lǐng)域，F(xiàn)loTHERM 全球市場占有率達(dá)到70% 據(jù)我們的調(diào)查，98%的客戶樂意向同行推薦 FloTHERM,13,FloTHERM軟件主要模塊,14,FloTHERM 軟件,FloTHERM使用流程,15,Solver,Monit

7、oring,FloTHERM使用流程,16,Post-Processing,Temperature Profile,Speed Vector,Command center 優(yōu)化,Different Cases,Solve Progress,A simple case,FloTHERM基礎(chǔ)介紹 FloTHERM仿真的基本操作和流程 電子設(shè)備常見原件的建模 網(wǎng)格劃分 求解監(jiān)控與后處理,17,FloTHERM用戶界面介紹,18,Project Manager 項目管理器 提供樹狀結(jié)構(gòu)的幾何體和模型數(shù)據(jù)管理,Drawing Board （模型）繪圖板 提供創(chuàng)立和修改幾何模型的簡易界面，面向?qū)ο蟮慕＜?/p>

8、術(shù)，專業(yè)針對電子熱分析的參數(shù)化模型，完全三維CAD風(fēng)格,FloTHERM用戶界面介紹,19,Table 數(shù)據(jù)表窗口 提供輸入輸出參數(shù)的數(shù)據(jù)表輸出,Visual editor 圖形輸出窗口 提供結(jié)果的圖形動態(tài)輸出,FloTHERM文件結(jié)構(gòu),20,FloTHERM文件結(jié)構(gòu),21,首先FLOTHERM軟件借助四個目錄管理文件管理每個項目文件,千萬別去嘗試去修改項目文件中名中的數(shù)字串,定義一個新項目,定義項目名稱 定義散熱環(huán)境以及散熱方式 定義求解域,22,太陽輻射的定義,設(shè)置： 設(shè)備的緯度 工作日期 工作時辰 云遮當(dāng)比,設(shè)置： 被照射表面的反射率,23,機(jī)箱的建模,薄壁設(shè)置 不考慮平面方向的熱傳導(dǎo),

9、24,濾網(wǎng)、通風(fēng)孔、打孔板的建模,尺寸,孔的形狀與大小,孔的間距,直接定義開孔率,25,風(fēng)扇的建模,定義風(fēng)扇旋轉(zhuǎn),模擬風(fēng)扇失效,風(fēng)扇功耗,26,PCB板的建模,PCB SmartPart 不考慮平面?zhèn)鲗?dǎo)的薄板模型 全面考慮三個方向的熱傳導(dǎo) 直接確定含銅量 直接定義重量 分層定義含銅量,各向異性的立方體,27,芯片建模,搭建幾何結(jié)構(gòu)（復(fù)雜程度隨考慮細(xì)致程度變化） (簡單) (復(fù)雜) 雙熱阻模型（較簡化） 熱阻網(wǎng)絡(luò)模型（較復(fù)雜）,28,散熱器的建模,29,導(dǎo)熱膠與導(dǎo)熱墊片的建模,30,導(dǎo)熱膠與導(dǎo)熱墊片的建模,31,材料定義,32,材料定義,33,2)使用庫；,1)直接定義；,功耗定義,34,The

10、rmal Attribution,Thermal Attribution,設(shè)定監(jiān)控點(diǎn),35,Step1：選定要監(jiān)控的元件,Step2：點(diǎn)擊monitor point,監(jiān)控點(diǎn)生成，默認(rèn)位置為選定元件的幾何中心,也可以不選擇元件，直接建立監(jiān)控點(diǎn)并把位置設(shè)置到關(guān)心的地方,網(wǎng)格定義,36,36,求解器設(shè)置,37,設(shè)置求解方式,設(shè)置迭代次數(shù),附加選項,錯誤檢查與初始化,錯誤檢查 Error：Data error interrupting solution Warning：flags set up problems such as incorrect location of boundaries, e.g

11、. a fan detected inside a block Information：purely informational, e.g. object encountered outside the solution domain 初始化,38,收斂監(jiān)控,39,后處理 -Table表格,40,后處理 -Visual Editor圖形化結(jié)果輸出,41,FloTHERM項目的導(dǎo)入導(dǎo)出,42,可以導(dǎo)入導(dǎo)出的項目(Project)文件,可以導(dǎo)入導(dǎo)出的部件(Assembly)文件,Other Issues,Mesh Improvement Import Models Introduction of

12、command center Introduction of Library,43,Mesh Improvement,44,網(wǎng)格的密度增加，能得到更為詳細(xì)的解。,代價： 內(nèi)存使用量 計算時間,目標(biāo)： 網(wǎng)格獨(dú)立解,網(wǎng)格局域化,45,選中某物體,加網(wǎng)格約束,局部化,支持多層嵌入式網(wǎng)格,可以進(jìn)行不限層數(shù)的局部加密。,Import EDA Models,46,完全兼容業(yè)界通行的IDF格式文件,支持EDA軟件：,IDF2.0 IDF3.0,CADENCE MENTOR GRAPHICS ZUKEN PowerPCB等等,大大簡化復(fù)雜PCB模型的建模,Import CAD Models,47,FLO/MC

13、AD ACIS (SAT),雙向的導(dǎo)入導(dǎo)出,Introduction of Command center,48,DOE (Design on Experiments) 實驗設(shè)計,由軟件或用戶安排N種設(shè)計方案,軟件自動進(jìn)行包括模型生成、網(wǎng)格劃分和求解的批處理,SO(Sequential Optimization) 自動順序?qū)?yōu),用戶給定可變參數(shù)區(qū)間和優(yōu)化目標(biāo)權(quán)重，軟件自動尋找最優(yōu)方案,Command Centre 運(yùn)用兩者的結(jié)合,兩個優(yōu)化量，一個二維的變化區(qū)間,無數(shù)種方案,首先找出N種DOE方案,達(dá)到最優(yōu)覆蓋率,進(jìn)行DOE計算，找出DOE最優(yōu)解,從DOE最優(yōu)解出發(fā)，尋找SO最優(yōu)解,最后找出局部最

14、優(yōu)解,DOE,SO,SO,DOE,FloTHERM Library,49,庫內(nèi)容：,PC機(jī)箱 芯片庫 PCB庫 風(fēng)扇庫 濾網(wǎng)，打孔板庫 散熱器庫 接觸材料(導(dǎo)熱墊片) 材料庫,網(wǎng)格 流體 工況 輻射屬性 阻尼 熱源 瞬態(tài)函數(shù) 計算模型,支持雙向的導(dǎo)入導(dǎo)出,www. .com -基于互聯(lián)網(wǎng)的IC封裝數(shù)據(jù)庫,50,51,在預(yù)定義的菜單式界面輸入簡單的最基本數(shù)據(jù)（如：管腳數(shù)目、外形尺寸、熱功耗），快速生成一致的模型 可詳細(xì)定義更多封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)獲得特殊封裝模型 提供可靠的精確模型和簡化模型（與環(huán)境無關(guān)）,www. .com -基于互聯(lián)網(wǎng)的IC封裝數(shù)據(jù)庫,全球主要散熱技術(shù)和產(chǎn)品供應(yīng)商全面支持FLOTHERM軟件,52, - 全球FloTHERM軟件用戶的免費(fèi)數(shù)據(jù)庫 本網(wǎng)站由Flomerics公司創(chuàng)建并邀請各大散熱產(chǎn)品供應(yīng)商不斷