CFD专栏丨SimLab 电子产品热流体仿真
本文摘要：（由ai生成）
本文介绍了电子产品热仿真面临的挑战及工具SimLab Electronics Thermal的特点和应用。该工具利用FVM算法，支持快速建模和电-热耦合分析，适用于各类电子产品的热分析。它可处理MCAD和EDA数据，提供多种功能并支持DOE和热固耦合分析。文章展示了其高级功能和多个应用案例。Altair提供仿真、高性能计算等服务，其热仿真工具可帮助优化电子产品设计。
电子产品热仿真特点有哪些？
结构复杂，电子设备包含几十~上千个元器件
体积小，功率密度高、关注热敏感元器件
多种冷却方式，自然冷却、风扇冷却、液冷、热管等
多维度，芯片级，板级，系统级
SimLab Electronics Thermal
热分析专用工具
基于FVM算法的热流体求解器 ElectroFlo (技术源自TES International公司，已被 Altair 收购)
快速建模，无需几何清理，全自动六面体网格，让用户专注于产品热设计
热分析对象：机箱机柜、PCB板、消费电子产品
可导入MCAD（NX / Catia / Creo）和EDA (ODB++ / Altium / Mentor / Zuken / Cadence) 数据
电-热耦合分析，半导体制冷，芯片热网格模型
风扇模型、水冷通道、湍流模型、热辐射
支持DOE，热固耦合
SimLab Electronics Thermal 模块
Electronics Thermal 将导入的CAD模型先离散成网格化的几何(Geometry Discretization)，然后在此基础上加密六面体网格。对于关键部位可以用Mesh Control工具局部加密。
对于薄片的特征，采用Key Planes工具指定。Key Planes的位置会随几何尺寸的变动自动更新。
根据每个网格的材料体积分数自动简化PCB模型
红色为金属材料，蓝色为非金属材料
PCB简化既可以针对PCB整体，也可以具体到每一层：
Layer Definition工具可以预览/修改PCB层的信息，并选择性导入哪些层。
如果选择Simplify PCB as a single body选项, SimLab自动将多层PCB转换为均匀的各向同性或各向异性材料。
PCB简化工具不仅考虑了等效的热属性，也能考虑电属性和机械属性（用于强度分析，疲劳失效分析）：
模型可以包含空气冷却区域和液冷区域，且两种冷却介质的区域可以分别选择不同的湍流模型。
Vent指定机箱通气格栅的开孔率和压力损失系数，从而避免对复杂的格栅直接建模。
根据温度反馈控制多个参数，包括：风扇的开/关；电流、电压；控制温度，辐射、对流参数，芯片发热功率等。
基于半导体制冷Peltier效应，当电流流经电路时，除了产生焦耳热外，在两种不同材料的接触点处会发生热量转移，导致一个接头处吸热而另一个放热。
用户可交互式操作模型对象，例如将热敏感元器件稍微远离热源，快速完成设计变动分析。
可以看到本案例的元器件位置变动后，原先超出温度上限的问题得以解决。
DOE参数化研究散热片的2个参数（翅片个数N和高度H）对CPU和变压器温度的影响。
对比两种模型的温度，考虑铜层的模型具有更好的散热效果，最高温度明显低于忽略铜层的模型。
分析Busbar的焦耳自发热现象。用户输入材料的电阻率，电流和电压，SimLab自动耦合求解温度场和电场方程。
TEC部件位于散热片和发热芯片之间，导入TEC的电参数*csv文件，分析机箱的温度场。
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来源：Altair澳汰尔
