FloTHERM仿真教程

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1、FloTHERMBasicTrainingXuLei(徐磊)MechanicalAnalysisDivisionMentorGraphics-MechanicalAnalysisDivision（MAD）介绍
MentorGraphics–MAD，即过去Flomerics公司，Flomerics是成立于1988年的全球第一家专业从事电子散热仿真的公司
研发中心：
总部：伦敦、波士顿、硅谷英国伦敦圣迭戈、法兰克福、布达佩斯、莫斯科、班加罗尔
分公司：英国、美国、俄罗斯
代理商：匈牙利、法国、德国以色列、韩国、日意大利、瑞典、日本本、台湾、澳大利中国、印度、新加坡亚、巴西2Mento

2、rGraphics–MAD主要产品
散热仿真软件
嵌入CAD的工程流体动力学/传热仿真软件-FloEFD
高级热测试仪3ContentsL1–IntroductionofElectronicscoolingL2–BasictheoryofCFDL3–IntroductionofFLOTHERML4–BasictheoryofusingFLOTHERMtodosimulationL5–Build,solveandanalyzeasimplecaseL6–ModelpopularelectronicscomponentL7–DoagoodgridL8–Diagnosesolution

3、ProblemsL9–ImportyourCADmodeltodoCFDsimulationContents–Cont’dL10–ModelrefinementL11–Furtherrefinement:solidtemperatureL12–ExtendingthesolutiondomainandtoolsforgridL13–Coolingtechniques:fansandheatsinksL14–IntroductionofcommandcenterL15–IntroductionofICpackageL16–Buildadetailorcompactchipmodel

4、L17–DoagoodpostprocessL18–UseFLOTHERMtooptimizeyourdesign电子设备的发展趋势1.热耗上升化2.设备小巧化3.环境多样化6过热--电子产品故障的首要原因图1：结点寿命统计图2：电子产品故障主要原因故Figure1:JunctionLifeStatisticsFigure2:MajorCausesofElectronicsFailures障率20%振动55%温度（1万06%粉尘小时）19%潮湿(Source:GECResearch)(Source:USAirForceAvionicsIntegrityProgram)资料来源：G

5、EC研究院资料来源：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)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)—优点：周期短，成本低，—限制：数学模型的适用程度了解散热性能的数值方法:CFD(ComputationalFluidDynamics)9仿真的基本思想
CFD的基本思想

6、是把原来在时间域和空间域上连续的物理量的场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，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。1D2D3D(1,2)f4f1(0,1)(1,1)(2,1)f2f3(1,0)10热仿真基本理论---传热的三种基本方式
导热—Fourier定律：Q=-Acλ∆T
对流—Newton冷却定律：Q=-hA∆Th
辐射44—Stefan-Bolzman定律：Q=esA(T-T)e1211热仿真基本理论---控制方程
能量守恒方程Hotcomponent¶(rT)¶(ruT)¶(rvT)¶(

7、rwT)¶l¶T¶l¶T¶l¶T+++=+++STT1T2¶t¶x¶y¶z¶xcp¶x¶ycp¶y¶zcp¶zm1m2Q
动量守恒方程速度大，则压力小，速度小，则压力大¶(ru)¶(ruu)¶(ruv)¶(ruw)¶p¶¶u¶¶u¶¶up1p2+++=-+m+m+m+SuVV¶t¶x¶y¶z¶x¶x¶x¶y¶y¶z¶z1212
质量守恒方程A1V1=A2V2¶r¶(ru)¶(rv)¶(rw)+++=0V1V2