热仿真软件 Siemens Simcenter Flotherm XT 2304.0 中文激活版

Simcenter Flotherm XT使用计算流体动力学（CFD）分析气流和传热，并专门设计用于研究电子设备中的这些现象。气流（自然和强迫）和热传递（作为传导，对流和辐射）受守恒定律控制，守恒定律可以用偏微分形式表示。在Simcenter Flotherm XT中，守恒方程被转换为有限体积形式。顾名思义，转换后的方程需要一个体积，在其中计算温度，压力和速度的值。因此，模型中表示的空间（称为解域）被划分为较小的体积，称为网格单元。模型中的网格单元越多，计算出的点就越多，案例的分辨率也越好，但这是以牺牲额外的计算机开销来计算结果为代价的。守恒方程是耦合的（变量的值取决于该变量的周围值以及其他变量）和非线性的。因此，以迭代方式求解它们，直到守恒方程中的误差处于可接受的水平。对于每个模型/项目，您都可以定义要研究的体积或外壳的整体尺寸，包括组成设计结构的各个组件，Simcenter Flotherm XT可以叠加网格。每个网格单元都代表一个区域，Simcenter Flotherm XT将为其计算模型的流量值（速度，温度，压力等）。如有必要，可以更改设置为30°C的干燥空气默认值的气流特性（例如，密度，粘度，比热），以反映所用冷却剂的类型。也可以添加适当的边界条件（例如，环境温度，已知质量流量和热源）。在程序解决方案期间，Simcenter Flotherm XT将每个网格单元上的相关微分守恒方程进行积分，组装一组代数方程，这些方程将单元中变量的值（例如温度）与其相邻单元中的值相关联。

使用Simcenter Flotherm XT，您可以定义需求，设置数学建模参数，构造几何图形，添加求解网格，求解解决方案并显示结果。

安装激活教程

6、运行“ mentor_server_licensing.reg”并确认将信息添加到Windows注册表中

1、加速封装热建模–将芯片阵列添加到Simcenter Flotherm封装创建器中

先前版本的Simcenter Flotherm XT 2019.3推出了Simcenter Flotherm封装创建器，可通过快速，有指导的基于干净CAD几何的详细芯片封装模型的生成来加速热建模。Simcenter Flotherm软件包创建者中新添加的是Ball Grid Array软件包家族下的ChipArray®样式的软件包类型。这使工程师能够快速创建ChipArray®类型的详细封装模型，以集成到3D电子冷却模型中。

2、模具上有多个热源–Excel导入易于使用

响应用户反馈，在Simcenter Flotherm封装创建器中创建了一种更快的方法来为电子封装模型中的单个管芯上的多个热源建立电源并指定电源。用户现在可以直接从Microsoft Excel导入数据，以指定创建包时的位置，大小和功率。

3、瞬态电子冷却仿真–简化的恒温控制

从现代电子设备（例如智能手机和平板电脑）到电动汽车中的电力电子设备，瞬态热建模已越来越多地用于更好地模拟使用中的场景并评估功率控制策略，以超出出于可靠性目的预测关键组件温度的范围。

执行完整的3D瞬态热CFD分析需要大量的计算，并且在竞争激烈的电子产品开发时间范围内，长时间研究的仿真时间通常会受到限制，因此提供简化和加快多个瞬态分析案例的设置，运行，停止和重新启动的选项非常有利。

Simcenter Flotherm XT 2020.1中具有简单恒温控制的瞬态建模可通过2种相关方式帮助实现这一目标：

1）使用目标停止瞬态热分析–暂停

目标可以将目标设置为组件的温度，表面，结点温度或其他。要停止基于达到或超过温度的模拟，就像现在在“解决方案控制”表中设置此标准一样简单

在Simcenter Flotherm XT中暂停瞬态仿真的目标

然后报告在仿真运行期间仿真达到该目标并停止的时间。

2）在参数研究中使用目标停止运行多个瞬态仿真案例

具有目标停止仿真的能力可以使作为参数研究的一部分的多个瞬态研究更有效地调度。更有用的是，在Simcenter Flotherm XT 2020.1上，您可以使用先前停止的模拟终点作为新模拟的起点来连续运行案例，新的模拟具有不同的逻辑和新的停止目标标准。

考虑一个简单的情况：如果要在应用某个模拟控制逻辑之前一直进行研究，直到达到温度，请停止模拟，然后使用不同的标准重新启动模拟，例如应用的组件功率设置或风扇控制逻辑选项会冷却设备直到达到较低的温度，然后您可以轻松地做到这一点。以下是一个示例性参数研究表格设置，以说明：

基于目标准则的暂态仿真的参数研究

上面非常简单的参数研究分为基本启动案例，然后是3种情况：

当温度超过温度时，关闭电源并激活风扇

当温度充分降低时，电源重新打开并且风扇关闭

关闭电源并激活风扇

3、EDA数据集成– Simcenter Flotherm XT EDA桥保存/加载和库增强

Simcenter Flotherm XT EDA桥用于PCB模型生成，包括组件布局和跟踪，现在具有在PCB ECAD数据导入过程中轻松保存工作的功能。这使用文件扩展名* .edabridge。现在，在传输或导入期间，系统将提示用户是否要保存当前文件或创建新文件。同样，如果一个项目包括从EDA Bridge转移的PCB，其中一个用户的本地库中的组件已被转移到另一个用户，而该库中没有该组件，则将提示新用户将组件添加到他们的库中。自己的图书馆。

从概念设计到制造，FloTHERM XT应该用于电子设计过程的所有阶段，以提高产品质量，可靠性和上市时间。

1、航空航天与国防

受限的设计空间以及航空航天和国防电子设备的复杂性要求对几何图形进行精确处理并具有很高的结果精度。

它提供了详细的电子冷却仿真解决方案，但可以快速定义项目并仿真高可靠性产品：

机柜模拟的详细组件

快速，自动的网格划分和求解

关键电子系统的高精度结果

2、汽车行业

汽车电子技术的进步通常受到设计空间的限制，并且包含设计驱动的形状。FloTHERM XT不仅提供广泛的功能，而且还提供独特的网格划分和求解器方法，可以轻松，高精度地处理此类几何图形：

大量的电子冷却功能

复杂几何体的自动网格划分

结果精度高

3、电子产品

FloTHERM XT使当今的工程师能够创建具有任意角度和复杂形状的设计，以满足市场需求。无论所需的包装级别设计任务如何，它都能提供正确级别的功能：

芯片

零件

印刷电路板

外壳

一、定义项目

定义Simcenter Flotherm XT项目时的一般注意事项。

1、域类型

通过指定域类型，您可以定义模拟是仅内部模拟还是内部和外部模拟。

内部模拟仅限于几何体内部，例如外壳内部的流动。对于内部流动，除了一些没有开口的自然对流问题外，流体在入口处进入模型并通过出口离开模型。

注意：

对于内部分析，必须将模型完全封闭，“检查几何”功能提供了一种检查方法。

可以同时分析内部和外部流量，例如围绕和通过外壳的流量。对于此类问题，最外面的边界由解决方案域边界定义。调整解决方案域的大小时，请记住，将边界设置为接近模型可能会导致结果不准确。

域类型和环境传热

对于内部情况，热传递是通过全局环境条件下的所有表面进行的，其中各个面使用外墙非几何智能零件（NGSP）进行了修改。

对于内部和外部情况，只有与外部区域接触的面才在全局条件下进行传热。但是，可以使用Surface Exchange NGSP修改单个内表面，以模拟外部传热的效果。

解决方案域的大小

解决方案域的大小由域类型决定。如果域类型为“内部”和“外部”，则需要设置解决方案域边界框的大小和位置。对于“仅限内部”情况，将自动设置为包含模型。

2、该模型

建议从相对简单的表示要建模的系统开始。仅在给出合理结果的情况下，才应继续使用更复杂的模型。

解决方案类型

您可以选择仅对热流，仅对导热或对两者进行建模。

瞬态分析

您可以选择运行稳态（默认）或瞬态分析。

湍流

您可以选择将流体流建模为仅层流或层流湍流。

辐射

默认设置不解决辐射热传递问题。当需要对辐射热传递进行建模时，可以使用“辐射表面”边界条件（非几何SmartPart）指定要辐射的表面。

重力

选择是否在建模中考虑浮力效果，如果考虑，则选择重力方向。

默认的重力方向为负Y方向。

3、初始条件

必须在解决方案范围内指定初始流动条件。

任何稳态流动问题最初都被视为与时间有关的问题，并且可以解决为从指定的初始流动状态（初始条件）到稳态流动的过渡。

解决内部问题时，可以通过指定接近假定解决方案的初始条件来减少解决时间。

解决外部问题时，初始条件应为不受干扰的外部流的独立参数。

解决瞬态问题时，请指定开始时间的初始条件，但具有稳定周期解的非稳定问题除外（例如，在周期性边界条件下）。可以从任意初始条件获得解决方案，但是将需要额外的时间来消除指定初始条件的影响。

二、网格

Simcenter Flotherm XT网格划分器将解决方案域细分为单元的3D矩形网格。

1、网格概述

网格单元在适当的情况下分成较小的矩形单元，以便在固液界面附近适当处理质量和热通量。

Simcenter Flotherm XT能够分析复杂的几何图形，因此，通常可以将详细的网格划分留给程序。

网格划分器的用户控制包括以下选项：覆盖计算的“最小实体特征尺寸”和“最小通道尺寸”的默认值，以及在可能需要更多细节的地方激活局部网格。总体设置由“网格控制属性表”设置。局部网格划分是从SmartPart或NGSP属性表激活的。

您也可以使用“表面充气网格”在靠近固体的流体中添加网格单元，请参见“表面充气网格”。

当网格不足以解决求解器时，将输出消息，引导您到需要提高局部网格分辨率的位置，例如在边界条件，体积源或区域。

2、全局网格控制设置

全局网格设置用于设置基本网格和不在任何局部网格设置内的所有实体的一般细化。

通常将全局网格设置为分辨率级别，并根据几何自动进行计算；但是，您可以通过沿每个轴跨域的像元数来指定基础网格，或者通过指定沿每个轴的像元大小来指定基础网格。

全局网格数据由“网格控制”属性表设置。默认值是根据几何自动计算得出的，但可以覆盖。

全局“标准分辨率”是默认设置，是大多数项目的推荐设置；但是，可以通过在“XT选项”对话框中打开“显示增强的网格设置”，在“网格控制”属性表中使用“增强的分辨率”和“高级分辨率”设置。

3、本地网格控制设置

局部网格设置会影响特定组件区域中的网格。

可以设置局部网格以对网格进行一些控制，以考虑不同组件所需的求解精度。

局部网格参数在“组件级数据集”下描述。

作为使用局部网格的示例，您可能会觉得对散热器的散热片之间的流量进行详细计算很重要，因此需要在散热片之间形成更密集的网格。可以将局部网格应用于散热器。或者，可以通过在选定零部件上指定局部网格来减少该零部件区域中的网格。

注意：

通常，设置局部网格参数会增加部件几何区域内的网格密度。但是，有时，当局部网格已经满足时，此类设置似乎无效，并且当局部网格的细化度小于全局设置时，甚至可以删除由全局设置定义的细化。由于各种网格设置，各种几何的位置和大小之间的复杂相互作用，实际效果可能并不明显。通常，网格将围绕几何图形进行细化，但是如果网格划分器已确定已创建足够的网格来充分地以数字表示几何图形，则不会添加其他网格，但是您会尝试减少网格参数。

4、表面膨胀网格

使用曲面膨胀网格可以更改几何体周围的网格。

表面膨胀网格由最大像元大小以及与身体或面部的距离定义。

5、网格参数的计算

最小实体特征尺寸和最小通道尺寸的默认网格值是在输入组件的属性页面时计算得出的。

激活网格参数后，将显示网格值。

三、瞬态分析介绍

在瞬态仿真中，初始条件的设置是问题说明的一部分，因为较早的值会影响较晚的值。

稳态仿真不是这种情况，在稳态仿真中，初始条件仅影响解收敛的速度。

目标的使用是瞬态分析的基础，因为通过这些目标，您可以观察变量值如何随时间变化。

目标值是在每个时间步结束时计算的，用于创建变量值随时间变化的曲线。时间步长确定图的分辨率。图1显示了长方体SmartPart目标在50秒后关闭电源时的曲线图。

图1.体积目标的温度与时间图

您可以在绘图上进行橡皮筋放大以查看分辨率。右键单击并选择“重置缩放”以缩小。

您可以使用瞬态属性在瞬态分析期间更改热参数，例如功率或环境温度。

瞬态分析结果保存在Tn标识的文件夹中，其中n表示配置，T1是默认配置。您可以通过查看状态栏的右侧来检查正在使用的配置和结果文件夹。

加载瞬态分析结果后，图形区域中的文本注释将显示结果相关的时间。与稳态结果一样，您可以使用数据检查器显示结果，并且可以生成包含瞬态分析数据的报告。