EFD_电子热分析介绍

.FloEFD------无缝嵌入MCAD环境的工程化的流体/传热分析软件李中云[e-mail]on2MeetingAgenda•Tellusmoreaboutyou•WhoareMentorGraphics–MechanicalAnalysisDivision?•Typicalelectronicscoolingdesignissues•WhatisFloEFD?•FloEFDProductFamilyandTechnology•Proveninthereal-world•Questionsandnextsteps.MechanicalAnalysisDivision3Aboutyourcompany•yourcompanymission…..•WhatisyourCADplatform?•Whatareyourmaindesignrequirements?•Whatis‘driving’theinterestforCFD?•WhereareyouintheCFDevaluationprocess?.MechanicalAnalysisDivision4•前Flomerics公司，成立于1988年。•是第一个研发CFD软件专注于电子散热的公司。•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+usersites–7,500+individualusers–Mostbluechipelectronicscompaniesarecustomers•250+员工;60%在研发与支持•公司总部在UKWhoareMentorGraphics–MechanicalAnalysisDivision?.MechanicalAnalysisDivision5完整的电子冷却求解方案•FLOTHERM•FLOPCB•FLOPACK•FLOVENT•FLOEFD.MechanicalAnalysisDivision6我们专注于电子冷却业务•是“ElectronicsCoolingMagazine”的出版者–独立出版，支持电子设计领域.MechanicalAnalysisDivision7Flomerics参与的大型电子散热项目•JEDEC–“JointElectronDeviceEngineeringCouncil”•DELPHI–“DevelopmentofLibrariesandPhysical”ModelsforanIntegratedDesignEnvironment•SEED–“SupplierEvaluationandExploitationofDELPHI”•PROFIT–“PredictionofTemperatureGradientsInfluencingtheQualityofElectronicProducts”•其他在研项目:–ADEPTSiP–EGRwithGreenwichUniversity.MechanicalAnalysisDivision8R&DCentersDedicatedGlobalSales&Support.MechanicalAnalysisDivision9CustomerSatisfaction•Outstandinglevelsofcustomersatisfactionacrossallproducts/markets–95%ofcustomerswouldrecommendFlomerics’FLOEFDproductsandservicestoothersThehighlevelonsupportgiventousfromFlomericsisnowourbenchmarkwhenlookingatallsoftwaresuppliers.”GrahamSillitoe,PrincipalMechanicalDesignEngineerFlomericsSurveyStronglyrecommend29%Recommend66%Notrecommend5%.MechanicalAnalysisDivision10电子冷却的主要设计挑战•为什么要预测温度?–温度降低时CMOS性能提高(计算时)–可靠性预测(航天,国防)–复杂结构,尤其是系统级!–满足供应商/客户的热需求–多数分析是商业竞争驱动–恶劣工况分析需要.设计保证需要!Source:ITRSRoadmapforAssemblyandPackaging(2006update).MechanicalAnalysisDivision11设计保证:热余量•保证TJ有热余量:–Air–PCB–Package–DieFlomerics拥有所有完整的热/流分析的解决方案DiePackageHeadroomBoardAir环境温度冷却空气外壳内局部温度硅晶体温度温度最大工作温度封装外端温度板温.MechanicalAnalysisDivision12WhatdoesEFDstandfor?EFD=工程化的CFD软件•针对产品研发仿真的虚拟测试平台•满足专业工程师的需求–允许做流动与传热分析,但是不需要特别的数学和数值算法经验.–用户不需要特别的针对CFD中”C”方面的专业知识和经验,但是必须能很好的理解CFD中“FD”(“流体动力学”)–高效完成模拟.MechanicalAnalysisDivision13•EngineeringFluidDynamics•FLOEFD：–与CAD集成–采用原始的实体模型–自动探测流体区域–支持交互设计分析–为工程师所开发的–适应于产品开发过程中–容易应用–性价比高•ComputationalFluidDynamics•CFD：–与CAD分离–需要转换实体模型–对流动区域进行建模–每次设计更改需要重新开始•为专业人士开发•用户滞后于开发过程•难以使用•性价比低13什么是FLOEFD?FLOEFD基于与传统CFD软件相同的理论基础,但是却提供全新的应用思想:.MechanicalAnalysisDivision15FLOEFD–系列产品便捷的流动与换热分析软件。CAD模型读取/创建,模型定义,网格生成,求解,后处理,都在一个软件包中.完全嵌入Pro/Engineer运行的FLOEFD.灵活的EFDlicence管理：采用多种CAD工具的客户可以灵活运行所选择的CAD平台.完全嵌入CATIAV5运行的FLOEFD.•FloEFDPro•FloEFDV5•FloEFD•FloEFDFlexx.MechanicalAnalysisDivision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(甚至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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-强大的求解能力.MechanicalAnalysisDivision17•以CAD为中心•用Wizard引导逐步进行项目分析•自动探测流体区域•智能化的自动网格划分•一次运行就能得到结果•自动批处理计算•自动生成MicrosoftWord&Excel报告•集成MSCPatran和Pro/MECHANICA–用于结构分析热/压力载荷•7大关键技术使得FLOEFD与众不同FLOEFDFeatures.MechanicalAnalysisDivision181.直接使用已有模型–使用已有CAD模型–自动探测流动区域7大关键技术使得FLOEFD与众不同直接使用CAD几何模型,作为精确网格生成,边界条件应用和后处理结果可视的体源由网格高精度的代表几何体–非常低的离散误差精确计算体积和面积使用CAD核心功能获取解析的面描述使用内部的CAD函数描述原始的几何类型(球体处理为数学的球,园柱处理为数学的园柱)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..MechanicalAnalysisDivision197大关键技术使得FLOEFD与众不同–直接应用Pro/ENGINEER模型–自动探测固体之外的流体区域1.DC3–FLOEFD无缝集成Pro/ENGINEER.MechanicalAnalysisDivision207大关键技术使得FLOEFD与众不同–直接应用Catia模型–自动探测固体之外的流体区域1.DC3–FLOEFD无缝集成Catia.MechanicalAnalysisDivision212.工程化用户界面–为工程师开发–多数工程师只需要少于8小时的培训–Wizard引导逐步进行项目分析–强大的结果分析与可视化能力–自动生成基于MSOffice的结果报告7大关键技术使得FLOEFD与众不同.MechanicalAnalysisDivision223.智能矩形化自适应网格生成7大关键技术使得FLOEFD与众不同根据求解精度要求自动进行固体和流体区域的网格划分，并且自动根据几何模型细节和结果自动调整网格密度同时支持用户直接操作网格，手工进行网格划分.MechanicalAnalysisDivision234.修正的壁面函数–应用部分单元技术进行近壁面的仿真，壁面处理不依赖于网格质量–壁面流体边界层和热边界层的模拟无需特殊的网格FLOEFDsimulationExperiment7大关键技术使得FLOEFD与众不同.MechanicalAnalysisDivision245.层流-过渡-湍流模拟–应用统一的与网格无关的修正的壁面函数自动进行层流湍流模拟–自动判定层流区,过渡区,湍流区,无需指定流动特征7大关键技术使得FLOEFD与众不同.MechanicalAnalysisDivision256.自动收敛控制–收敛性非常强，求解可靠–一次求解成功7大关键技术使得FLOEFD与众不同.MechanicalAnalysisDivision267.“What-If”分析–针对“what-if?”的特征克隆分析,不需要对模型进行重复的定义–完全支持产品配置概念(FamilyTable)–创建针对几何参数的多设计变化方案,不需要:–再次应用载荷–再次定义边界条件–再次定义材料–支持多CPU分析的多设计方案,同时可以对结果进行分析比较,选择优势设计方案7大关键技术使得FLOEFD与众不同.MechanicalAnalysisDivision277大关键技术使得FLOEFD与众不同•结果精度是关键因素–精确的结果来自于壁面与湍流的处理.MechanicalAnalysisDivision29FLOEFD与FEA的interface-EFD2Mechanical.MechanicalAnalysisDivision30FLOEFD与FEA的interface-EFD2Patran.MechanicalAnalysisDivision31FLOEFD的电子散热模块.MechanicalAnalysisDivision32FLOEFD电子热分析特征–该模块支持丰富的电子热分析功能:–焦耳热–双热阻紧凑模型带库–热管紧凑模型带库–热电制冷(TEC)紧凑模型带库–PCB生成工具带库–改进的风扇模型:旋转,离心部件.MechanicalAnalysisDivision33FLOEFD电子热分析特征–大量的工程数据库–风扇库–标准的JEDEC*组件库–双热阻模型库–热电制冷(TEC)库–固体材料库(