FloEFD: Тепловой анализ. Сопряженный теплообмен

Этот пример описывает основные этапы постановки задачи сопряженного теплообмена. Он может быть интересен для пользователей, занимающихся исследованием течения и теплообмена внутри различных электронных устройств. Однако основные принципы, рассмотренные здесь, могут применяться во всех тепловых задачах. Предполагается, что Вы уже выполнили пример Течение воды в шаровом кране, т. к. в нем подробно описаны все основные принципы работы в FloEFD.


Открытие модели

  1. Скопируйте папку A2 - Conjugate Heat Transfer в свою рабочую директорию и убедитесь, что с файлов снят атрибут «только для чтения», т. к. FloEFD будет сохранять в них входные данные.
  2. Чтобы открыть модель Solid Edge, кликните Кнопка приложения > Открыть

В диалоговом окне Открыть файл перейдите к сборке enclosure assembly.asm, расположенной в папке A2 - Conjugate Heat Transfer и кликните Открыть.

 

Вы можете пропустить создание проекта и запустить на расчет готовый проект FloEFD, созданный в соответствии с этим примером. Для этого Вам необходимо открыть сборку enclosureassembly.asm, расположенную в папке A2 - Conjugate Heat Transfer\Ready To Run, и запустить проект на расчет. 

Убедитесь, что FloEFD for Solid Edge активирован в диалоговом окне Диспетчер надстроек.

FloEFD Модель для исследования течения и теплообмена внутри электронного устройства
Модель для исследования течения и теплообмена внутри электронного устройства


Создание проекта
FloEFD

  1. Кликните Flow Analysis > Проект> Мастер проекта.
  2. В открывшемся окне Мастер проекта введите имя нового проекта FloEFD: Inlet Fan. Кликните Далее. Теперь необходимо создать новую систему единиц измерения и присвоить ей наиболее подходящее для данного проекта название - Электроника США.
FloEFD Настройка единиц измерения
Настройка единиц измерения

     3. Из списка Система единиц измерения выберите систему USA. Для того, чтобы добавить новую систему единиц измерения в Инженерную базу данных, поставьте      галочку Создать новую и в соответствующем поле введите имя Электроника США.

FloEFD Настройка единиц измерения
  Настройка единиц измерения
FloEFD позволяет работать с предопределенными системами единиц измерения, однако в некоторых случаях целесообразно создать собственную. Как предопределенные, так и заданные пользователем системы единиц измерения хранятся в Инженерной базе данных. Создать необходимую систему единиц можно в Инженерной базе данных или в Мастере проекта.

 

В дереве Параметр представлены единицы измерения различных параметров, соответствующие выбранной системе единиц. Для рассматриваемой задачи предопределенные единицы измерения большинства параметров являются подходящими, например, ft/s (ф/с) для скорости и CFM (кубические футы в минуту) для объемного расхода. Однако единицы измерения некоторых параметров все-таки необходимо изменить. Так, для длины вместо футов удобнее выбрать дюймы, т. к. геометрические размеры рассматриваемой модели могут быть небольшими.

     4. Двойным щелчком кликните в ячейке Единица, соответствующей параметру Длина, и из списка выберите Inch

     5. Затем в дереве Параметр раскройте группу Теплота. В качестве единиц измерения для параметров Суммарный тепловой поток и мощность, Плотность теплового потока и Коэффициент теплоотдачи выберите соответственно Watt, Watt/meter2, Watt/meter2/Kelvin. Для решения задачи с электронными      компонентами удобно использовать именно эти единицы измерения.

FloEFD Настройка единиц измерения
Настройка единиц измерения

 Кликните Далее.

      6. В качестве типа задачи выберите Внутренняя. В группе Физические модели включите Теплопроводность в твердых телах, затем кликните Далее.

FloEFD Выбор типа задачи
Выбор типа задачи
Электронные компоненты при работе выделяют тепло. В данной задаче важно проследить, как тепло отводится через радиатор и другие элементы и затем переносится потоком воздуха. Поэтому опция Теплопроводность в твердых телах обязательно должна быть включена.

     7.  Раскройте группу Газы и дважды кликните по элементу Air. Заданные по умолчанию Характеристики течения изменять не требуется.

FloEFD Задание текучей среды (характеристики течения)
Задание текучей среды (характеристики течения)

Кликните Далее.

     8. Раскройте группу Alloys и выберите Steel Stainless 321 для того, чтобы задать этот материал в качестве  Материала по умолчанию.

FloEFD Выбор материала
Выбор материала

 

Материалы, заданные в Мастере проекта, по умолчанию применяются ко всем компонентам в проекте FloEFD. Чтобы задать другой материал для одного или нескольких компонентов, после создания проекта можно будет воспользоваться элементом Материал. 

Кликните Далее.

     9. В качестве Теплового условия на внешней стенке по умолчанию выберите Коэффициент теплоотдачи и задайте значение Коэффициента теплоотдачи равным 5.5 W/m^2/K, а для Температуры внешней текучей среды введите значение 50°F. Заданное значение коэффициента теплоотдачи автоматически преобразуется в соответствии с системой единиц измерения (Электроника США).

FloEFD Задание коэффициента теплоотдачи
Задание коэффициента теплоотдачи

  

В диалоговом окне Мастер проекта - Условия на стенках по умолчанию задаются условия на стенках модели. Если задача внутренняя, и включена опция Теплопроводность в твердых телах, параметр Тепловое условие на внешней стенке по умолчанию позволяет моделировать теплообмен между внешними стенками модели и окружающей средой. Предполагается, что рассматриваемый системный блок находится в помещении при температуре воздуха 50°F. Вследствие конвекции в помещении тепло отводится через внешние стенки корпуса, что способствует его охлаждению.

Кликните Далее.

 

Значение начальной температуры является наиболее важным для нестационарных расчетов, т. к. позволяет определить время, необходимое для достижения точного значения температуры. В стационарных задачах значение начальной температуры следует задавать близким к предполагаемому окончательному решению, т. к. это позволит ускорить сходимость расчета. В рассматриваемом примере начальную температуру воздуха и нержавеющей стали зададим равной 50°F (это температура воздуха в помещении, в котором находится системный блок).

 

     10. Задайте начальную Температуру текучей среды и Начальную температуру твердого тела (в группе Параметры материалов) равными 50°F.

FloEFD Задайте начальную температуру твердого тела
Задайте начальную температуру твердого тела

Кликните Завершить.

FloEFD создаст новый проект с прикрепленными к нему данными. Перейдите на вкладку FloEFD Analysis. Для этого кликните FloEFD Analysis, скройте дерево проектов FloEFD.

Дерево анализа FloEFD используется для постановки задачи так же, как дерево Навигатор используется для создания моделей.

Для того, чтобы скрыть полупрозрачный параллелепипед, обозначающий границы расчетной области, правой кнопкой мыши кликните по элементу Расчетная область и из контекстного меню выберите Скрыть.

 

Задание вентилятора

Одним из типов граничных условий, определяющих течение. является Вентилятор. Вентилятор можно задавать на поверхностях, на которых не определены Граничные условия и Тепловые источники. На отверстиях модели, закрытых крышками, задается входной или выходной вентилятор. На поверхностях, находящихся внутри области течения, создается внутренний вентилятор. Вентилятор рассматривается как идеальное устройство, создающее поток с определенным объемным или массовым расходом. Значение расхода зависит от разницы давлений на входе и выходе.

 

Если Вы исследуете модель, в которой установлен вентилятор, необходимо знать его характеристики. В данной задаче используется один из предопределенных вентиляторов, находящихся в Инженерной базе данных. Если Вы не можете выбрать из Инженерной базы данных подходящий вентилятор, Вы можете создать свой собственный в соответствии с техническими требованиями.

 

     1. Кликните Добавить > Условия > Вентилятор. Появится диалоговое окно Вентилятор.

     2. Выберите внутреннюю поверхность крышки на входе (компонент inlet lid), как показано на рисунке:

FloEFD Граничные условия вентилятора
Граничные условия вентилятора

(Чтобы выбрать внутреннюю поверхность, в графической области кликните правой кнопкой мыши по компоненту inlet lid и перемещайте указатель мыши по элементам списка Быстрый выбор, пока внутренняя поверхность крышки не подсветится, затем нажмите левую кнопку мыши).

 

     3. В группе Тип выберите Входной внешний вентилятор. 

     4. В списке Вентилятор из группы Предопределенные / Axial / Papst выберите Papst 412.

     5. Проверьте, что значение Давления окружающей среды в группе Термодинамические параметры соответствует атмосферному давлению.

     6. В качестве Системы координат примите Координатную систему, привязанную к поверхности, а в качестве Базовой оси - X. 

Координатная система, привязанная к поверхности автоматически создается в центре плоской поверхности, выбранной для задания граничного условия или вентилятора.В этой системы координат ось X направлена по нормали к выбранной поверхности. Координатная система, привязанная к поверхности создается только тогда, когда выбирается одна плоская поверхность.

     7. Кликните OK. В дереве анализа FloEFD появится новая группа Вентиляторы с элементом Входной внешний вентилятор 1.

FloEFD Новая группа Вентиляторы с элементом Входной внешний вентилятор
Новая группа Вентиляторы с элементом Входной внешний вентилятор 1

 

В дереве анализа FloEFD Вы можете редактировать элемент Входной внешний вентилятор 1 или создать новый вентилятор. Эта группа остается видимой до тех пор, пока из нее не будет удален последний элемент. Вы также можете сделать так, чтобы группа всегда была доступна из дерева. Для этого в дереве правой кнопкой мыши кликните по имени проекта и из контекстного меню выберите Настроить дерево анализа.

 

FloEFD Настройка дерева анализа
Настройка дерева анализа
Крышки на выходе находятся под внешним атмосферным давлением, поэтому повышение давления вследствие работы вентилятора равно падению давления в электронном устройстве.

Задание граничных условий

Граничное условие необходимо задавать на входе потока в модель и на выходе из нее, кроме тех отверстий, на которых задан вентилятор. В качестве граничного

условия может быть задано Давление, Массовый расход, Объемный расход или Скорость. С помощью диалогового окна Граничное условие Вы также можете

задать следующие условия:

  • Идеальная стенка - для того, чтобы определить стенки как адиабатические и свободные от трения;
  • Реальная стенка - для задания шероховатости стенок и/или температуры и/или коэффициента теплоотдачи на выбранных поверхностях модели;
  • Внешняя стенка - для того, чтобы задать тепловое условие на внешних стенках модели (это условие можно создать, если задача внутренняя и включена опция Теплопроводность в твердых телах).

 

     1. В дереве анализа FloEFD правой кнопкой мыши кликните по элементу Граничные условия и из контекстного меню выберите Добавить граничное условие.

FloEFD Добавление граничных условий
Добавление граничных условий

 

     2. Выберите внутренние поверхности крышек на выходе, как показано на рисунке.

     3. Нажмите Давление и выберите Давление окружающей среды.

FloEFD Условие давление окружающей среды
Условие давление окружающей среды

  

Условие Давление окружающей среды представляет собой статическое давление в вытекающем потоке или полное давление во втекающем потоке.

     4. Не изменяйте заданные по умолчанию Термодинамические параметры, Параметры турбулентности, Параметры пограничного слоя и Опции.

     5. Кликните OK. В дереве анализа FloEFD появится новый элемент Давление окружающей среды 1.

 

Задание тепловых источников

     1. Кликните Flow Analysis > Добавить> Условия > Объемный тепловой источник.

     2. В качестве Компонента для задания объемного теплового источника, в дереве Навигатор выберите процессор (компонент main chip).

     3. В группе Параметр выберите Мощность тепловыделения.

     4. В поле Мощность тепловыделения введите значение 5 W.

FloEFD Задание тепловых источников
Задание тепловых источников

     5. Кликните OK.

     6. В дереве анализа FloEFD кликните по элементу ОИ Мощность тепловыделения 1 и переименуйте его в Процессор.

FloEFD Мощность тепловыделения процессора
Мощность тепловыделения процессора

  

Объемные тепловые источники позволяют задавать мощность тепловыделения (например, в Вт (Watts)), удельную мощность объемного тепловыделения (например, в Вт (Watts) на объем) или постоянную температуру в объеме. Также можно задать Поверхностные тепловые источники в пересчете на тепловой поток (например, в Вт (Watts)) или плотность теплового потока (например, в Вт (Watts) на площадь).

     7. В дереве анализа FloEFD правой кнопкой мыши кликните по элементу Тепловые источники и из контекстного меню выберите Объемный тепловой источник.

     8. В дереве Навигатор выберите все три конденсатора (компоненты capacitor).

     9. В качестве Параметра выберите Температуру и в поле Температура введите значение 100 °F.

FloEFD Задайте температуру теплового источника (конденсатора)
Задайте температуру теплового источника (конденсатора)

    10. Кликните OK.

     11. Дважды (через паузу) кликните по новому элементу ОИ Температура 1 и переименуйте его в Конденсаторы.

     12. Выполняя описанный выше порядок действий, задайте следующие объемные тепловые источники:

  • на всех микросхемах печатных плат (компоненты smallchip) задайте объемный тепловой источник с суммарной мощностью тепловыделения, равной 4 W;
FloEFD Задайте температуру теплового источника (микросхем печатных плат)
Задайте температуру теплового источника (микросхем печатных плат)
  • на блоке питания (компонент powersupply) задайте объемный тепловой источник с температурой 120 °F.
FloEFD Задайте температуру теплового источника (блок питания)
Задайте температуру теплового источника (блок питания)

  

     13. Объемный тепловой источник, заданный на микросхемах, переименуйте в Микросхемы, а тепловой источник на блоке питания - в Блок питания.

FloEFD Тепловые источники: процессор, конденсаторы, микросхемы, блок питания
Тепловые источники: процессор, конденсаторы, микросхемы, блок питания

Кликните Файл > Сохранить.

 

Создание материалов в инженерной базе данных

Печатные платы изготавливаются из многослойных материалов, в которых тонкие слои металлического проводника чередуются со слоями диэлектрической эпоксидной смолы. Свойства таких многослойных материалов могут меняться в зависимости от направления - вдоль или поперек слоев, т. е. такие материалы могут быть анизотропными. Инженерная база данных включает несколько предопределенных материалов для печатных плат с анизотропной теплопроводностью.

В данной задаче анизотропная теплопроводность практически не влияет на общую эффективность охлаждения. Поэтому для того, чтобы научиться добавлять новые

материалы в Инженерную базу данных, создадим новый материал для печатной платы, теплопроводность которого является одинаковой во всех направлениях.

 

     1. Кликните Flow Analysis > Инструменты >Инженерная база данных

     2. В Дереве базы данных выберите Вещества/ Материал / Заданы пользователем.

FloEFD Создание материалов в инженерной базе данных
Создание материалов в инженерной базе данных

  

     3. На панели инструментов кликните Новый элемент. Появится незаполненная таблица Свойства элемента. Для того, чтобы задать какое-либо значение, дважды кликните в соответствующей ячейке.

     4. Задайте свойства материала, как показано ниже:

Имя = Печатная плата,

Комментарии = Изотропный материал,

Плотность = 1120 kg/m^3,

Удельная теплоемкость = 1400 J/(kg*K),

Тип проводимости = Isotropic

Коэффициент теплопроводности = 10 W/(m*K),

Температура плавления = 390 K.

FloEFD Создание материалов в инженерной базе данных
Создание материалов в инженерной базе данных

  

Для моделирования тепловых свойств некоторых других электронных компонентов необходимо создать еще один материал.

     5. Перейдите на вкладку Элементы и на панели инструментов кликните Новый элемент.

     6. Задайте свойства материала для чипов:

Имя= Набор компонентов,

Комментарии= Набор компонентов,

Плотность= 2000kg/m^3,

Удельная теплоемкость = 120 J/(kg*K),

Тип проводимости = Isotropic

Коэффициент теплопроводности = 0.4 W/(m*K),

Температура плавления = 390 K.

FloEFD Создание материалов в инженерной базе данных
Создание материалов в инженерной базе данных

     7.  Кликните Сохранить.

     8.  Кликните Файл > Выход для того, чтобы выйти из базы данных.

 

Задавать свойства материала Вы можете в любой системе единиц измерения, для этого после числового значения необходимо ввести единицу измерения. FloEFD автоматически преобразует введенное значение в соответствии с системой SI. Вы также можете задавать свойства материала, зависящие от температуры. Для этого следует перейти на вкладку Таблицы и графики.

 

Задание материалов

Элемент Материал используется для задания определенного материала для какого-либо компонента сборки.

     1. В дереве анализа FloEFD кликните правой кнопкой мыши по элементу Материалы и из контекстного меню выберите Добавить материал.

     2. В дереве Навигатор выберите материнскую плату (компонент motherboard) и обе печатные платы (компоненты PCB).

     3. В списке Материал раскройте группу Заданы пользователем и выберите Печатная плата.

FloEFD Задайте материал печатной платы
Задайте материал печатной платы

     4. Кликните OK.

Выполняя такой же порядок действий, задайте материалы для других компонентов модели:

  • для процессора (компонент Main Chip) и всех микросхем (компоненты Small Chips) задайте материал Набор компонентов (он находится в группе Заданы пользователем);
  • радиатор (компонент Heat Sink) выполнен из алюминия (Предопределенные/ Metals/ Aluminum);
  • крышки (компонент Inlet Lid и все компоненты Outlet Lid ) выполнены из изолятора (Предопределенные/ Glasses and Minerals / Insulator). 

Чтобы выбрать какой-либо компонент, выделите его в дереве Навигатор или в области.

     5. Измените имя каждого материала так, как показано ниже:

ПП - Печатная плата,

Чипы - Набор компонентов,

Радиатор - Алюминий,

Крышки - Изолятор.

FloEFD Материалы печатной платы, компонентов, радиатора, крышки
Материалы печатной платы, компонентов, радиатора, крышки

Кликните Файл > Сохранить.

 

Задание инженерных целей

 

Задание объемных целей

     1. В дереве анализа FloEFD кликните правой кнопкой мыши по элементу Цели и из контекстного меню выберите Добавить объемные цели.

FloEFD Задание инженерных целей
Задание инженерных целей

     2. В дереве анализа FloEFD выберите все микросхемы (компоненты Small Chips). Будут выбраны все компоненты, относящиеся к тепловому источнику Микросхемы.

     3. В таблице Параметр поставьте галочку Max в поле Температура (Твердое тело).

     4. Поставленная по умолчанию галочка Исп. для сход. означает, что создаваемая цель будет использоваться для контроля сходимости.

FloEFD  Максимальная температура микросхем
 Максимальная температура микросхем

     5. Кликните OK. В дереве анализа FloEFD появится новый элемент ОЦ Max Температура (твердое тело) 1.

     6. Переименуйте этот элемент в ОЦ Макс Температура Микросхем. Вы можете изменить имя элемента в диалоговом окне Свойства элемента, кликнув правой кнопкой мыши по нему и выбрав из контекстного меню Свойства.

FloEFD Максимальная температура микросхем
  Максимальная температура микросхем

     7. Правой кнопкой мыши кликните по элементу Цели и из контекстного меню выберите Добавить объемные цели.

     8. В дереве анализа FloEFD выберите элемент Процессор.

     9. В таблице Параметр поставьте галочку Max в поле Температура (Твердое тело).

     10. Кликните OK.  

     11. Переименуйте новый элемент ОЦ Max Температура (Твердое тело) 1 в ОЦ Макс Температура Процессора.

FloEFD Максимальная температура процессора
Максимальная температура процессора

     

Задание поверхностных целей

     1. В дереве анализа FloEFD кликните правой кнопкой мыши кликните по элементу Цели и из контекстного меню выберите Добавить поверхностные цели.

     2. Выберите элемент Входной внешний вентилятор 1 для того, чтобы выделить поверхность, на которой будет задана цель.
    3. В таблице Параметр поставьте галочку Ср в поле Статическое давление.
    4. Поставленная галочка Исп. для сход. означает, что цель будет использоваться для контроля сходимости.

Обратите внимание на параметры X (Y, Z) - компонента силы и X (Y, Z) - компонента момента. Для поверхностных целей по таким параметрам можно выбрать систему координат, в которой эти цели будут рассчитываться.

     5. В группе Имя шаблона, расположенной в нижней части диалогового окна Поверхностные цели, нажмите Вход, а затем удалите из поля Имя шаблона.

     6. Кликните OK.

FloEFD Задание поверхностных целей
Задание поверхностных целей

В дереве появится цель ПЦ Вход Ср Статическое давление.

 

     1. В дереве анализа FloEFD кликните правой кнопкой мыши по элементу Цели и из контекстного меню выберите Добавить поверхностные цели.

     2. Кликните по элементу Давление окружающей среды 1 для того, чтобы выделить поверхности, на которых будет задана цель.

     3. В таблице Параметр поставьте галочку напротив Массового расхода.

     4. Поставленная галочка Исп. для сход. означает, что цель будет использоваться для контроля сходимости.
     5. В группе Имя шаблона, расположенной в нижней части диалогового окна Поверхностные цели, нажмите Выход, а затем удалите <Номер> из поля Имя шаблона.

     6. Кликните OK.

FloEFD Задание поверхностных целей
Задание поверхностных целей

В дереве появится цель ПЦ Выход Массовый Расход.

 

Задание глобальных целей

     1. В дереве анализа FloEFD кликните правой кнопкой мыши по элементу Цели и из контекстного меню выберите Добавить глобальные цели.

FloEFD Добавление глобальных целей
Добавление глобальных целей

 

     2. В таблице Параметр поставьте галочку Ср в поле Статическое давление и Температура (Текучая среда). Поставленная галочка Исп. для сход. означает, что цель будет использоваться для контроля сходимости.

FloEFD Задание глобальных целей
Задание глобальных целей

     3. Удалите <Номер>  из поля Имя шаблона и кликните OK. В дереве появятся цели ГЦ Ср Статическое давление и ГЦ Ср Температура (Текучая среда). В данном примере инженерные цели задаются для определения максимальной температуры компонентов, выделяющих тепло, повышения температуры воздуха, перепада давления в электронном устройстве и массового расхода воздуха.

Кликните Файл> Сохранить.

FloEFD Дерево глобальных целей
Дерево глобальных целей

Теперь необходимо проверить настройки разрешения геометрии, которые были определены автоматически.

 

Задание настроек сетки

     1. В дереве анализа FloEFD дважды кликните правой кнопкой мыши по элементу Cетка > Глобальная сетка. (По умолчанию выбран Автоматический режим).

     2. В группе Настройки по умолчанию задан Уровень начальной сетки.

     3. Нажмите кнопку Минимальный зазор. В поле Минимальный зазор введите значение 0.1 in (расстояние между ребрами радиатора).

FloEFD Настройка глобальной сетки
Настройка глобальной сетки
FloEFD Расстояние между ребрами радиатора
Расстояние между ребрами радиатора

 

Значение минимального зазора и минимальной толщины стенки необходимо задавать, когда в модели имеются мелкие элементы. Это гарантирует, что сетка такие элементы "не пропустит". Значение минимальной толщины стенки необходимо задавать только в случае, если с обеих сторон (внешней и внутренней) такого элемента модели имеются ячейки текучей среды. В данном случае задача внутренняя, в пространстве снаружи корпуса ячейки текучей среды отсутствуют, и границы между внутренним течением и окружающим пространством всегда разрешаются корректно. Поэтому в рассматриваемой задаче можно не учитывать стенки стального корпуса. Задание Минимального зазора и Минимальной толщины стенки позволяет адаптировать сетку к особенностям модели и, следовательно, получить точные результаты решения задачи. Однако настройка минимального зазора является более мощным средством. Это связано с тем, что сетка FloEFD строится таким образом, что заданный уровень начальной сетки определяет минимальное количество ячеек, приходящееся на минимальный зазор. Это число равно или больше числа ячеек, приходящихся на минимальную толщину стенки. Поэтому даже если в области течения есть тонкостенные элементы, нет необходимости задавать минимальную толщину стенки, т. к. это значение будет больше или равно минимальному зазору. Задание минимальной толщины стенки необходимо в случае, если нужно разрешить стенки, толщина которых меньше минимального зазора. 

     4. Кликните OK.

 

Запуск расчета 

     1. Кликните Flow Analysis > Расчет> Запустить.

     2. Кликните Запустить. На стандартном ПК расчет данной задачи займет несколько минут.

FloEFD Запуск расчета
Запуск расчета


В процессе расчета можно заметить, что для сходимости разных целей требуется разное время. Поэтому, используя в качестве критериев сходимости те или иные цели, можно получить необходимую информацию в кратчайшие сроки. Например, если вам необходимо получить только значение температуры корпуса, FloEFD предоставит этот результат гораздо быстрее, чем сойдутся все остальные цели.

 

Просмотр целей

     1. В дереве анализа FloEFD в группе Результаты кликните правой кнопкой мыши по элементу Цели и из контекстного меню выберите Добавить.

FloEFD Добавление результатов целей
Добавление результатов целей


     2. В диалоговом окне Цели выберите Все.

     3. Кликните OK.

Откроется таблица Excel с результатами целей. На первом листе находятся значения всех рассчитанных целей.

FloEFD Выбор результатов целей
Выбор результатов целей


     4. Кликните OK.

FloEFD Результаты: Максимальная температура процессора составляет около 91 °F, а максимальная температура микросхем - около 86 °F
Результаты: Максимальная температура процессора составляет около 91 °F, а максимальная температура микросхем - около 86 °F.



Максимальная температура процессора составляет около 91 °F, а максимальная температура микросхем - около 86 °F.

Индикатор сходимости цели является качественной и количественной характеристикой процесса сходимости цели. Когда FloEFD выполняет анализ сходимости цели, вычисляется размах амплитуды колебаний усредненного значения, который определяется как разность между максимальным и минимальным значениями цели, усредненной на интервале анализа. Интервал анализа отсчитывается от текущей итерации к началу расчета. Этот размах амплитуды сравнивается с размахом амплитуды колебаний критерия сходимости цели, который задается пользователем или автоматически определяется FloEFD как доля размаха амплитуды колебаний физического параметра цели по всей расчетной области. Индикатор сходимости цели отражает отношение размаха амплитуды колебаний критерия сходимости цели к действительному размаху амплитуды колебаний цели на всем интервале анализа (когда действительный размах амплитуды колебаний цели становится меньшим или равным размаху амплитуды колебаний критерия сходимости цели, индикатор сходимости цели заменяется словом "достигнуто"). Если действительный размах амплитуды колебаний цели периодически изменяется (колеблется), то значение на индикаторе сходимости также колеблется. Более того, значение на индикаторе сходимости может заметно уменьшаться относительно уже достигнутого уровня. Расчет может завершиться в следующих случаях:
• заданное Максимальное количество продувок было выполнено;
• критерии сходимости были удовлетворены, до того, как было выполнено все заданное количество итераций.
По своему усмотрению Вы также можете выбрать другие условия завершения расчета.


Для более детального анализа результатов воспользуемся постпроцессорными инструментами FloEFD. Лучший способ визуализации течения внутри корпуса построение траекторий потока.

 

Просмотр траекторий потока

     1. В дереве анализа FloEFD кликните правой кнопкой мыши по элементу Траектории потока и из контекстного меню выберите Добавить траектории потока.

     2. Чтобы выбрать внутреннюю поверхность крышки на входе Inlet Lid, кликните по элементу Входной внешний вентилятор 1 в дереве анализа FloEFD.
     3. Задайте Количество точек равным 200.

     4.В группе Представление из списка Показать траектории как выберите Полоски.
     5. Из списка Раскрасить по выберите Скорость.


Если из списка Раскрасить по выбран параметр, то траектории потока раскрашиваются в соответствии со значением выбранного параметра. Если Вы выбрали Фиксированный цвет, то все траектории потока будут иметь установленный Вами цвет.
FloEFD Настройка траектории потока
Настройка траектории потока

     6. Кликните OK. В дереве анализа FloEFD появится новый элемент Траектории потока 1.

 

Получившиеся траектории потока представлены на рисунке ниже.

FloEFD Траектории потока печатной платы
Траектории потока печатной платы

Обратите внимание, что вдоль печатной платы, расположенной рядом со стенкой корпуса (компонент PCB) проходят лишь несколько траекторий потока. Это означает, что микросхемы, расположенные на этой печатной плате, недостаточно охлаждаются. Кроме того, голубой цвет траекторий потока означает низкую скорость течения вблизи данной платы (компонент PCB). Правой кнопкой мыши кликните по элементу Траектории потока 1 и из контекстного меню выберите Скрыть.

FloEFD Скрыть отображение траекторий потока
Скрыть отображение траекторий потока

Рассмотрим распределение скорости более подробно.


Просмотр картин в сечении

     1. Правой кнопкой мыши кликните по элементу Картины в сечении и из контекстного меню выберите Добавить.

FloEFD добавление картины в сечении
Добавление картины в сечении

     2. В группе Выбор перейдите в режим XYZ плоскости и в качестве плоскости сечения выберите XY плоскость.

     3. В группе Заливка в качестве параметра выберите Скорость, затем нажмите Корректировать минимум и максимум. В качестве Минимума и Максимума задайте соответственно 0 и 10 ft/s. По палитре с таким максимумом и минимумом будет проще определить действительное значение параметра.

     4. Установите Количество уровней равным 30.

FloEFD Настройка картины в сечении
Настройка картины в сечении


     5. Кликните OK. В дереве анализа FloEFD появится элемент Картина в сечении 1.

 

FloEFD Скорость распространения воздуха внутри электронного блока
Скорость распространения воздуха внутри электронного блока

 

Теперь рассмотрим распределение температуры воздуха.

     6. Правой кнопкой мыши кликните по элементу Картина в сечении 1 и из контекстного меню выберите Изменить.

FoEFD Моделирование распределения температуры воздуха
Моделирование распределения температуры воздуха


     7. Установите значение Смещения равным -0.3 in.

     8. В качестве Параметра вместо Скорости выберите Температура (Текучая среда).

     9. В качестве Минимума и Максимума задайте соответственно 50 и 120 F.

     10. В группе Показать выберите Вектора.

     11. Убедитесь, что в раскрывшейся группе Вектора выбрана опция Статические вектора, а в качестве Параметра выбрана Скорость, затем нажмите Корректировать минимум и максимум.

     12. Установите Максимум равным1 ft/s.

Задавая значения Минимума и Максимума, Вы можете изменять длину векторов. Вектора, соответствующие значению скорости, которое больше или равно Максимальному, будут иметь одинаковую длину. Тот же самый принцип справедлив и для векторов, соответствующих значению скорости, которое меньше или равно Минимальному. Значение 1 ft/s было установлено для того, чтобы отобразить области с низкой скоростью.

      13. Установите значение Расстояния между векторами равным 0.18 in.

FloEFD Задание параметров картины в сечении
Задание параметров картины в сечении

Кликните OK.

FloEFD Распределение температуры воздуха внутри электронного блока
Распределение температуры воздуха внутри электронного блока

  

Правой кнопкой мыши кликните по элементу Картина в сечении 1 и из контекстного меню выберите Скрыть.Теперь рассмотрим распределение температур по поверхности твердых тел.

 

Просмотр картин на поверхности

     1. Правой кнопкой мыши кликните по элементу Картины на поверхности и из контекстного меню выберите Добавить.

FloEFD Добавление картин на поверхности
Добавление картин на поверхности

  

     2. В дереве анализа, удерживая нажатой клавишу Ctrl, выберите элементы Радиатор - Алюминий и Чипы –  Набор компонентов.

     3. В группе Заливка в качестве параметра выберите Температура (Твердое тело).

     4. В качестве Минимума и Максимума задайте соответственно 50 и 120 F.

FloEFD Настройка картин на поверхности
Настройка картин на поверхности

     5. Кликните OK.

     6. Выберите блок питания (компонент Power Supply) и конденсаторы (Capacitor), повторив шаги 1 и 2, затем кликните OK.

     7. На ленте инструментов кликните Вид > Каркас. Будут отображены только контуры модели.

FloEFD Вид картины на поверхности
Вид картины на поверхности


Вы можете продолжить анализировать результаты с помощью других постпроцессорных инструментов, которые были рассмотрены ранее в примере Течение воды в шаровом кране. FloEFD предоставляет большое количество инструментов для быстрого и качественного исследования конструкций. Количественные результаты, такие как максимальная температура компонентов, перепад давления в электронном устройстве и повышение температуры воздуха позволяют определить, является ли данная конструкция пригодной для использования. Качественные результаты, такие как характер течения воздуха и характер теплопроводности, позволяют выявить проблемные области и недостатки исследуемой конструкции для того, чтобы в дальнейшем ее можно было оптимизировать.

Подробнее о FloEFD: http://cad-is.ru/floefd

По вопросам приобретения, бесплатного тестирования и любым другим вопросам, пожалуйста, обращайтесь:
📨  info@cad-is.ru 📞 7 (495) 175-571-4 или через форму обратной связи: https://www.cad-is.ru/forms/price

Дополнительные статьи по теме