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熱設(shè)計(jì)網(wǎng)

FloTHERM XT電子熱設(shè)計(jì)軟件: 集成EDA和CAD設(shè)計(jì)流

坤道

 

        電子設(shè)備的主要熱源是半導(dǎo)體芯片,而芯片的熱敏感性對(duì)制冷技術(shù)形成挑戰(zhàn)。芯片過(guò)熱將導(dǎo)致其提前失效, 而芯片的失效又將導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的故障。芯片溫度越高,將越早失效且更易出故障。由于芯片的功耗越來(lái)越大, 所以其散熱性能被認(rèn)為是制約電子設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵因素。采取合理的散熱技術(shù)將會(huì)避免關(guān)鍵元器件的過(guò)熱或失效。
    電子行業(yè)中,從芯片的概念設(shè)計(jì)到其上市的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于傳統(tǒng)行業(yè),某些行業(yè)領(lǐng)域甚至將其縮短至9個(gè)月,因?yàn)楫a(chǎn)品發(fā)布時(shí)間若延遲幾周,會(huì)嚴(yán)重影響到利潤(rùn)。電子產(chǎn)品的熱仿真過(guò)程需要快速準(zhǔn)確,并且能夠與復(fù)雜的設(shè)計(jì)過(guò)程相融合。通常其項(xiàng)目負(fù)責(zé)人并不是CFD流體力學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)家,他們不愿花太多時(shí)間學(xué)習(xí)詳細(xì)的CFD理論,以及從事復(fù)雜的網(wǎng)格劃分工作。
    機(jī)械工程師通常要負(fù)責(zé)整套設(shè)備各方面的機(jī)械設(shè)計(jì),并不僅僅限于PCB布局的電子設(shè)計(jì)。他們還將負(fù)責(zé)設(shè)備的外殼設(shè)計(jì)、各個(gè)PCB和元器件的合理布局,確保結(jié)構(gòu)的整體一致性和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的安全可靠性。散熱和冷卻設(shè)計(jì)雖然很關(guān)鍵,但只是他們所關(guān)心的眾多事情中的一件。
機(jī)械工程師需要和使用EDA軟件的電子設(shè)計(jì)工程師以及使用其他使用MDA的機(jī)械工 程師合作。從概念設(shè)計(jì)到研究及優(yōu)化再到最終的驗(yàn)證,整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程都需要用到熱設(shè)計(jì) 軟件。這些多樣性的需求對(duì)軟件的開(kāi)發(fā),尤其是對(duì)其界面、數(shù)據(jù)管理和集成有重要的意義。
    傳統(tǒng)上,基于CFD的熱設(shè)計(jì)軟件要求電子工程師有專(zhuān)業(yè)的熱設(shè)計(jì)和CFD技術(shù)背景。這些工程師仍然集中在 電氣公司的核心部門(mén);但是基于CFD的熱設(shè)計(jì)的需求范圍已經(jīng)擴(kuò)展到包括電子工程師,機(jī)械設(shè)計(jì)工程師,工業(yè) 設(shè)計(jì)師和市場(chǎng)人員(如圖1所示)。
    因此,設(shè)計(jì)一款軟件變得更加具有挑戰(zhàn)性,其需要能夠進(jìn)行用戶界面(UI)設(shè)計(jì)、幾何圖形預(yù)處理、CFD術(shù)語(yǔ) 和功能的模糊處理、結(jié)果后處理,網(wǎng)格劃分及求解器計(jì)算,并能兼容機(jī)械設(shè)計(jì)例如CAD、CAE、EDA軟件等。
    通用CFD軟件遠(yuǎn)不能滿足這些需求,因此用于優(yōu)化電子散熱設(shè)計(jì)的FloTHERM XT則就此產(chǎn)生。

熱設(shè)計(jì):從概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品
    電子設(shè)備是由許多固體元部件組成(如PCB,電子封裝設(shè)備,電纜,風(fēng)扇和散熱器等)。氣流局限在元器件 間的狹窄區(qū)域。除了對(duì)流,固體元件(具有極其復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu))間的傳導(dǎo)也很關(guān)鍵。熱分析會(huì)涉及大量的對(duì)象 (有時(shí)數(shù)以千計(jì)),在等級(jí)方面也有巨大等級(jí)區(qū)分(從米到微米級(jí)別)。 由于這些復(fù)雜性,對(duì)電子產(chǎn)品的熱仿真提出了前所未有的挑戰(zhàn),包括幾何模型捕捉, 尺寸等級(jí)差異, 缺失數(shù) 據(jù)的不確定性(組件熱數(shù)據(jù), 功率損耗,材料性質(zhì),層厚度,界面電阻), 過(guò)渡流態(tài), 網(wǎng)格生成, 硬件環(huán)境, 精度的 增加。
幾何模型捕捉
   在詳細(xì)設(shè)計(jì)中,幾何模型集合了EDA 和MDA設(shè)計(jì)流程。由于IC和PCB設(shè)計(jì)都 是使用電路圖設(shè)計(jì)的,所以面臨的一個(gè)特殊 挑戰(zhàn)是需處理EDA系統(tǒng)電子產(chǎn)品的二維示 意圖。PCB設(shè)計(jì)工具只需了解PCB布局, 無(wú)需了解元器件高度等最基本的幾何信息。 關(guān)于芯片封裝內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息通常 是不需要的。
規(guī)模等級(jí)
    源于摩爾定律的小型化導(dǎo)致產(chǎn)品至內(nèi)部元器件及電路系統(tǒng)之間的尺寸差距加大。通常同一模型中包含從米到 微米間的部件,并且管道中的小裂口同樣對(duì)電子散熱有重大影響。
    隨著規(guī)模差異隨時(shí)間逐漸增大,當(dāng)幾何模型不能直接在仿真過(guò)程中顯示時(shí),將需要簡(jiǎn)化模型,諸如針對(duì)多層 PCB中的單層PCB和IC封裝芯片,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常未知。
缺失值
    電子散熱應(yīng)用面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)—缺失值。三維機(jī)械設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)缺少材料的屬性值,CFD仿真通常也會(huì)遇 到這種問(wèn)題。對(duì)于電子散熱應(yīng)用來(lái)說(shuō),系統(tǒng)是由來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商提供的元器件組成的,這些元器件的熱特性信息通 常不夠明確。
    這些元器件包括IC封裝、熱管、風(fēng)扇、制冷設(shè)備等。 這些幾何模型部分來(lái)自于EDA系統(tǒng),而EDA系統(tǒng)通常不包括所使用材料的任何信息。這就增加了電子系統(tǒng)裝 備的復(fù)雜性,其中熱界面材料和導(dǎo)熱填隙的使用可以增進(jìn)熱傳導(dǎo)以實(shí)現(xiàn)有效的散熱方案。
    大功耗器件利用其運(yùn)行功率信息以預(yù)測(cè)其運(yùn)行環(huán)境下的系統(tǒng)溫度,功率信息根據(jù)產(chǎn)品使用功能的不同而改變。 當(dāng)元器件在最大功率時(shí)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下進(jìn)行設(shè)計(jì),將會(huì)導(dǎo)致過(guò)度設(shè)計(jì),這是不可取的。越來(lái)越多地需要瞬態(tài)模擬 以確保運(yùn)行可靠和謹(jǐn)防過(guò)度設(shè)計(jì)。
氣流流態(tài)
    在復(fù)雜的電子系統(tǒng)中,強(qiáng)制冷卻氣流在通道中受到各種凸起元件(模塊)的阻礙而形成低雷諾數(shù)流動(dòng)。而且沿 著壁面流動(dòng)的湍流并不能自身長(zhǎng)期保持,當(dāng)在流過(guò)光滑的通道時(shí)會(huì)變成層流。因此湍流模擬是一個(gè)特殊的挑戰(zhàn)。在 一個(gè)快速的設(shè)計(jì)環(huán)境中,由于大量氣流通道、器件以及系統(tǒng)滯留時(shí)間的存在,利用足夠細(xì)化的網(wǎng)格進(jìn)行大渦模擬 (LES)是完全不現(xiàn)實(shí)的。
    直到近期,用標(biāo)準(zhǔn)雙方程雷諾傳輸定理模型實(shí)例開(kāi)始被質(zhì)疑。零方程有效粘度模型通常加入測(cè)試湍流粘度,因 為低網(wǎng)格密度通常引起單方程和雙方程模型預(yù)測(cè)的湍流粘度值比由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和總體流動(dòng)速度估計(jì)值還差(與測(cè)試值 比較)。
    當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)通用的壁函數(shù)處理(對(duì)數(shù)定律,van driest,1/7th冪律)時(shí),單方程和兩方程模型的關(guān)鍵是優(yōu)化靠近 表面的網(wǎng)格,以便為近壁網(wǎng)格提供y+值,實(shí)現(xiàn)至氣流中心部分的低度網(wǎng)格膨脹。在電子應(yīng)用中,邊界層位于元器件、 PCB板、散熱片等的前邊緣,導(dǎo)致大量邊界薄層在系統(tǒng)內(nèi)分解,所以不能遵循在y+的標(biāo)準(zhǔn)建議。如此, LVEL [3]是 應(yīng)該選擇的模型。但是,電子散熱應(yīng)用的嵌入邊界處理就解決了這一問(wèn)題。
網(wǎng)格生成
    雖然網(wǎng)格生成是CFD共有的基本屬性,但是對(duì)電子散熱來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn),因?yàn)檫@一領(lǐng)域中有相當(dāng)數(shù)量的固 體-液體和固體-固體界面的存在。幾何模型變化需要軟件全自動(dòng)化處理,網(wǎng)格劃分時(shí),網(wǎng)格超出預(yù)設(shè)范圍也需要軟 件全自動(dòng)化處理。
    如果對(duì)未封裝電子設(shè)備的外觀沒(méi)有審美要求,那么運(yùn)用EDA系統(tǒng)對(duì)元器件和PCB進(jìn)行二維設(shè)計(jì)的話,電子產(chǎn)品 中會(huì)包含大量的笛卡爾乘積,因此CAD設(shè)計(jì)會(huì)采用笛卡爾網(wǎng)格劃分。但是,由于尺寸的限制,電子設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí) 需要在板上傾斜放置元器件,以某個(gè)傾斜度插入DIMM雙列直插內(nèi)存模塊,以及設(shè)計(jì)非笛卡爾剖面的散熱器。
    將物體上的笛卡爾網(wǎng)格應(yīng)用到解域的邊緣是不恰當(dāng)?shù)?,因?yàn)橐坏┰敿?xì)的結(jié)構(gòu)建模應(yīng)用到模型中時(shí),會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)格 數(shù)目激增。因此,運(yùn)用笛卡爾網(wǎng)格對(duì)物體內(nèi)部和周?chē)M(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)化是很普遍的,可以對(duì)非笛卡爾網(wǎng)格劃分的物 體采用局部孔隙度和體素化的處理方法,大部分情況下精確度是可以接受的。
    隨著電子設(shè)備系統(tǒng)中非笛卡爾網(wǎng)格幾何模型的增多,需要采取復(fù)雜精密的網(wǎng)格劃分策略。近些年來(lái),很多行業(yè) 在早期產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,運(yùn)用集成在MCAD系統(tǒng)中的CFD進(jìn)行仿真,并越來(lái)越多地采用四面體網(wǎng)格劃分。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò) 程是基于公司的三維機(jī)械CAD系統(tǒng)。
    在電子領(lǐng)域中,產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程在公司間差異很大。集成CFD的MCAD系統(tǒng)可能不太常用,因?yàn)榇蟛糠之a(chǎn)品的 早期設(shè)計(jì)經(jīng)常在三維機(jī)械CAD環(huán)境之外,并且設(shè)計(jì)過(guò)程可能會(huì)圍繞公司的EDA工作流。
    因此,在設(shè)計(jì)獨(dú)立的產(chǎn)品中才能運(yùn)用集成在MCAD系統(tǒng)中的CFD進(jìn)行仿真。
硬件環(huán)境
    一般來(lái)說(shuō),熱設(shè)計(jì)和電子設(shè)計(jì)是同步進(jìn)行的。高性能計(jì)算(HPC)設(shè)備在散熱領(lǐng)域的CFD應(yīng)用遠(yuǎn)不及在其他工業(yè) 領(lǐng)域的應(yīng)用;例如在汽車(chē)行業(yè),HPC被廣泛用來(lái)高精度仿真LES,以解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的困難,如空氣聲學(xué)。但是 在電子散熱領(lǐng)域,仿真精度的提高并不一定能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品質(zhì)量的提高。仿真模型的質(zhì)量經(jīng)常受制于輸入數(shù)據(jù)的不確 定性。
    到目前為止,適當(dāng)升級(jí)到8-16核的高端設(shè)備性能已經(jīng)可以滿足市場(chǎng)需求。共用存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)的良好擴(kuò)展極有可 能仍是硬件性能提升的目標(biāo)。硬件環(huán)境會(huì)發(fā)生從桌面電腦系統(tǒng)到云計(jì)算的變化,它將運(yùn)用實(shí)驗(yàn)技術(shù)的數(shù)字設(shè)計(jì)極大 促進(jìn)空間設(shè)計(jì)探究。
增強(qiáng)精度
    由于設(shè)計(jì)余量的減小,仿真精度需要提升。但是這并不是說(shuō)需要高保真度的CFD。事實(shí)上,自從21世紀(jì)初, 隨著封裝技術(shù)和外殼模具水平的提高,大功率和高功率密度模塊得以實(shí)現(xiàn),例如PCB。這跟精確度有何關(guān)聯(lián)?從 周?chē)h(huán)境到結(jié)點(diǎn)的容許溫升并未增大,但是隨著封裝內(nèi)部功率密度的增加(如PCB等),使用環(huán)境的溫升比例正 在逐漸減小。另一方面,固體結(jié)構(gòu)內(nèi)熱傳導(dǎo)模擬的重要性逐漸增加。這也說(shuō)明為何要注重MCAD集成(如散熱器 設(shè)計(jì)),更要注重EDA集成,以便準(zhǔn)確獲取PCB信息(影響到焦耳熱的傳導(dǎo)、功耗和接地層),準(zhǔn)確測(cè)量熱界面材 料(特別是不能用基于ASTM D5470設(shè)備測(cè)試的柔性材料I和II)的熱傳導(dǎo)率。

如何處理電子產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
    電子散熱領(lǐng)域的CFD軟件——FloTHERM XT, 可用于解決這些挑戰(zhàn)。FloTHERM XT的SmartPart技術(shù)能夠使 復(fù)雜封裝設(shè)備的仿真更為容易,尤其是對(duì)LED照明、消費(fèi)電子、航空/國(guó)防以及汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的工程師來(lái)說(shuō)。
    在一些通用的CFD軟件中,網(wǎng)格劃分會(huì)占用大量的時(shí)間和精力,尤其是當(dāng)它出錯(cuò)時(shí)更為麻煩。大多數(shù)機(jī)械工程 師直接使用軟件自帶的全自動(dòng)網(wǎng)格劃分設(shè)置,但為了提高精度,需要有手工設(shè)置定義的功能。因此需要更為精密的 網(wǎng)格劃分策略。FloTHERM XT中的先進(jìn)代碼提供基于對(duì)象的半自動(dòng)化算法,能夠適應(yīng)自動(dòng)網(wǎng)格劃分,也可使有經(jīng)驗(yàn) 的CFD熱仿真工程師自由使用和手動(dòng)控制。
    FloTHERM XT使用高穩(wěn)定性的數(shù)值方法和半自動(dòng)控制結(jié)果收斂的控制方案(只需要少許人工干預(yù))。
    對(duì)電子散熱應(yīng)用來(lái)說(shuō),湍流模擬很少成為導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤的最主要原因。導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤的主要原因有可能是功率 消耗,材料屬性,氣流速率或界面電阻。但是,一些針對(duì)性的專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)還是要考慮到湍流。FloTHERM XT的CFD 解決方案會(huì)提供最合適的模型,但只在特殊的情況下提供備選方案。FloTHERM XT可提供層流、過(guò)渡流和湍流,但 是會(huì)對(duì)湍流的選擇進(jìn)行控制以避免混淆。FloTHERM XT利用了結(jié)合侵入邊界處理的通用兩方程模型, 實(shí)現(xiàn)不同流態(tài) 間轉(zhuǎn)換的近壁處效果,并得到適于電子應(yīng)用的優(yōu)秀基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果。
用戶界面多樣性
   FloTHERM XT可供三維機(jī)械CAD工程師和熱專(zhuān)家用于電子散熱領(lǐng)域熱模型的快速建立。FloTHERM XT包含一 流的CAD界面工具箱和幾何引擎,其中一個(gè)簡(jiǎn)單的選項(xiàng)即可實(shí)現(xiàn)全法或縮減法運(yùn)行軟件,這些可以更多地滿足應(yīng)用 此工具的工程師的需求。 其中縮減法是一個(gè)控制開(kāi)關(guān),可模糊許多不常用的功能和工具欄,由此可減少功能膨脹, 方便未接受過(guò)CAD訓(xùn)練的人使用。
設(shè)計(jì)過(guò)程中心
   FloTHERM XT提供的設(shè)計(jì)環(huán)境可快速改變器件的幾何模型并生成仿真結(jié)果。FloTHERM XT能夠適應(yīng)電子公司 中復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)境和相關(guān)過(guò)程。在FloTHERM XT中,輸入的CAD模型以及其內(nèi)部生成的幾何模型函數(shù)可無(wú)縫 結(jié)合在一起,以促使供應(yīng)鏈集成并可使產(chǎn)品從早期概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品驗(yàn)證都在機(jī)械設(shè)計(jì)流中完成(如圖2所示)。
                                     MDA和 EDA設(shè)計(jì)流通過(guò) FloTHERM XT.相互聯(lián)系
   FloTHERM XT采用了這種最優(yōu)設(shè)計(jì)流程并盡早降低了熱設(shè)計(jì)方面的風(fēng)險(xiǎn)。FloTHERM XT可以將固體模型和 本地鏈接并入到最常見(jiàn)的EDA設(shè)計(jì)套件中去,如此便通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單或復(fù)雜的3D產(chǎn)品模型的創(chuàng)建就幫助公司將機(jī)械設(shè)計(jì)和電子設(shè)計(jì)密切結(jié)合,此過(guò)程實(shí)現(xiàn)了MDA和
EDA系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。 FloTHERM XT能幫助公司進(jìn)一步縮短設(shè)計(jì)時(shí)間,降低成本和項(xiàng)目實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。 其獨(dú)特的EDA界面功能設(shè)置(FloEDA Bridge)及其最新功能,可使其與最新的EDA設(shè)計(jì)變化保持同步 (如圖3所示)。
                                    FloTHERM XT 和EDA工具通過(guò)接口相接合.
    FloTHERM XT可對(duì)產(chǎn)品在概念設(shè)計(jì)階段直到實(shí)施階段進(jìn)行仿真??捎幂^少的迭代糾正后期過(guò)程中的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤, 并不斷向前進(jìn)步,以減少產(chǎn)品市場(chǎng)投放的時(shí)間。
    FloTHERM XT是款獨(dú)特的軟件,可供設(shè)計(jì)工程師和散熱專(zhuān)家使用;從而,其實(shí)驗(yàn)變化可被快速驗(yàn)證或消除, 以此可產(chǎn)生更多的假設(shè),促使更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品產(chǎn)生。FloTHERM XT減少了對(duì)熱設(shè)計(jì)專(zhuān)家的依賴(lài),并彌補(bǔ)了EDA 和MDA之間的差距。
    FloTHERM XT與PCB設(shè)計(jì)工具直接集成,避免了易錯(cuò)且耗時(shí)的轉(zhuǎn)移過(guò)程。PCB數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)濾后(例如,對(duì)于非散熱元件來(lái)說(shuō)),可減少計(jì)算時(shí)間,并且過(guò)濾設(shè)置被存儲(chǔ)。    
    FloTHERM XT具有友好的界面,能夠自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分和收斂,模型構(gòu)建以及最復(fù)雜系統(tǒng)的有效模擬。相比通用CFD解決方案,F(xiàn)loTHERM XT可大大減少熱仿真(如圖4所示)的時(shí)間。
案例分析
    這個(gè)FloTHERM XT案例是針對(duì)一種新型壁掛式網(wǎng)絡(luò)盒的從概念到原型的設(shè)計(jì)。此項(xiàng)方案要求重新安置通風(fēng)口, 并按工業(yè)市場(chǎng)部人員的要求設(shè)計(jì)風(fēng)格化外殼和能使功率擴(kuò)散增加30%的主電路板。
    第一步的概念設(shè)計(jì)階段包括創(chuàng)建一個(gè)包含PCB和元器件的盒子模型,以及一個(gè)針對(duì)整體散熱方案和關(guān)鍵元器 件溫度的初始評(píng)估模型(如圖5所示)。
    然后設(shè)計(jì)逐步升級(jí)到一個(gè)完整的系統(tǒng)模型設(shè)計(jì),此系統(tǒng)模 型設(shè)計(jì)包含針對(duì)封裝設(shè)備和所需散熱器的三維機(jī)械CAD設(shè)計(jì)。 增加界面熱阻,并且使用布局布線工具expedition通過(guò)EDA 輸入整個(gè)電路板布局圖(如圖6所示)。
    當(dāng)具備更多明確信息時(shí),元器件模擬也會(huì)升級(jí)。熱模型 可利用軟件內(nèi)的庫(kù)交換和過(guò)濾支持,從簡(jiǎn)易的塊式元件模型升 級(jí)到復(fù)雜的2-Resistor [4]模型, DELPHI [5]模型或高細(xì)節(jié)模型 (如圖7所示)。
    通常在原型和最終產(chǎn)品的整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中, 關(guān)于MCAD和EDA的數(shù)據(jù)都可被保存和追溯查詢(xún), 如圖8所示。
    FloTHERM XT內(nèi)置生成報(bào)表功能,可以導(dǎo)出包 含項(xiàng)目數(shù)據(jù)、結(jié)果信息和相關(guān)截圖的word、pdf和 html格式的文件。報(bào)表是完全可自行配置的,因此范 圍內(nèi)的、邊緣的、超出范圍的元器件溫度可用不同的 顏色表示,如圖9所示。這項(xiàng)功能大大減少了機(jī)械設(shè) 計(jì)工程師和電子設(shè)計(jì)工程師收到報(bào)表的反饋時(shí)間,加 快了決策進(jìn)程。

總結(jié)
    自從FloTHERM產(chǎn)品發(fā)布后,熱設(shè)計(jì)工程師所面臨的挑戰(zhàn)已發(fā)生變化,功率消耗增加,產(chǎn)品日趨小型化,布 局也日趨緊密。設(shè)計(jì)的復(fù)雜性使EDA和MDA設(shè)計(jì)流程之間的聯(lián)系變得緊密,這促使熱設(shè)計(jì)工程師采用未簡(jiǎn)化的 系統(tǒng)內(nèi)原始幾何模型,以構(gòu)建最切合實(shí)際的模型,減少變型設(shè)計(jì)的分析時(shí)間和增強(qiáng)結(jié)果的準(zhǔn)確度。這些變化會(huì)影響工程師的人員構(gòu)成和技術(shù)體系,同時(shí)對(duì)軟件的易用性、幾何處理和基本的CFD技術(shù)也會(huì)產(chǎn)生影響。FloTHERM XT 可以為各類(lèi)設(shè)計(jì)工程師和各級(jí)別的技術(shù)專(zhuān)家提供支持,為早期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和后期的設(shè)計(jì)驗(yàn)證提供幫助,為精心制定 的設(shè)計(jì)方案提供最優(yōu)模型,為機(jī)械設(shè)計(jì)流和電子設(shè)計(jì)流的集成提供良好環(huán)境。
   
        電子設(shè)備的主要熱源是半導(dǎo)體芯片,而芯片的熱敏感性對(duì)制冷技術(shù)形成挑戰(zhàn)。芯片過(guò)熱將導(dǎo)致其提前失效, 而芯片的失效又將導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的故障。芯片溫度越高,將越早失效且更易出故障。由于芯片的功耗越來(lái)越大, 所以其散熱性能被認(rèn)為是制約電子設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵因素。采取合理的散熱技術(shù)將會(huì)避免關(guān)鍵元器件的過(guò)熱或失效。
    電子行業(yè)中,從芯片的概念設(shè)計(jì)到其上市的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于傳統(tǒng)行業(yè),某些行業(yè)領(lǐng)域甚至將其縮短至9個(gè)月,因?yàn)楫a(chǎn)品發(fā)布時(shí)間若延遲幾周,會(huì)嚴(yán)重影響到利潤(rùn)。電子產(chǎn)品的熱仿真過(guò)程需要快速準(zhǔn)確,并且能夠與復(fù)雜的設(shè)計(jì)過(guò)程相融合。通常其項(xiàng)目負(fù)責(zé)人并不是CFD流體力學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)家,他們不愿花太多時(shí)間學(xué)習(xí)詳細(xì)的CFD理論,以及從事復(fù)雜的網(wǎng)格劃分工作。
    機(jī)械工程師通常要負(fù)責(zé)整套設(shè)備各方面的機(jī)械設(shè)計(jì),并不僅僅限于PCB布局的電子設(shè)計(jì)。他們還將負(fù)責(zé)設(shè)備的外殼設(shè)計(jì)、各個(gè)PCB和元器件的合理布局,確保結(jié)構(gòu)的整體一致性和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的安全可靠性。散熱和冷卻設(shè)計(jì)雖然很關(guān)鍵,但只是他們所關(guān)心的眾多事情中的一件。
機(jī)械工程師需要和使用EDA軟件的電子設(shè)計(jì)工程師以及使用其他使用MDA的機(jī)械工 程師合作。從概念設(shè)計(jì)到研究及優(yōu)化再到最終的驗(yàn)證,整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程都需要用到熱設(shè)計(jì) 軟件。這些多樣性的需求對(duì)軟件的開(kāi)發(fā),尤其是對(duì)其界面、數(shù)據(jù)管理和集成有重要的意義。
    傳統(tǒng)上,基于CFD的熱設(shè)計(jì)軟件要求電子工程師有專(zhuān)業(yè)的熱設(shè)計(jì)和CFD技術(shù)背景。這些工程師仍然集中在 電氣公司的核心部門(mén);但是基于CFD的熱設(shè)計(jì)的需求范圍已經(jīng)擴(kuò)展到包括電子工程師,機(jī)械設(shè)計(jì)工程師,工業(yè) 設(shè)計(jì)師和市場(chǎng)人員(如圖1所示)。
    因此,設(shè)計(jì)一款軟件變得更加具有挑戰(zhàn)性,其需要能夠進(jìn)行用戶界面(UI)設(shè)計(jì)、幾何圖形預(yù)處理、CFD術(shù)語(yǔ) 和功能的模糊處理、結(jié)果后處理,網(wǎng)格劃分及求解器計(jì)算,并能兼容機(jī)械設(shè)計(jì)例如CAD、CAE、EDA軟件等。
    通用CFD軟件遠(yuǎn)不能滿足這些需求,因此用于優(yōu)化電子散熱設(shè)計(jì)的FloTHERM XT則就此產(chǎn)生。

熱設(shè)計(jì):從概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品
    電子設(shè)備是由許多固體元部件組成(如PCB,電子封裝設(shè)備,電纜,風(fēng)扇和散熱器等)。氣流局限在元器件 間的狹窄區(qū)域。除了對(duì)流,固體元件(具有極其復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu))間的傳導(dǎo)也很關(guān)鍵。熱分析會(huì)涉及大量的對(duì)象 (有時(shí)數(shù)以千計(jì)),在等級(jí)方面也有巨大等級(jí)區(qū)分(從米到微米級(jí)別)。 由于這些復(fù)雜性,對(duì)電子產(chǎn)品的熱仿真提出了前所未有的挑戰(zhàn),包括幾何模型捕捉, 尺寸等級(jí)差異, 缺失數(shù) 據(jù)的不確定性(組件熱數(shù)據(jù), 功率損耗,材料性質(zhì),層厚度,界面電阻), 過(guò)渡流態(tài), 網(wǎng)格生成, 硬件環(huán)境, 精度的 增加。
幾何模型捕捉
   在詳細(xì)設(shè)計(jì)中,幾何模型集合了EDA 和MDA設(shè)計(jì)流程。由于IC和PCB設(shè)計(jì)都 是使用電路圖設(shè)計(jì)的,所以面臨的一個(gè)特殊 挑戰(zhàn)是需處理EDA系統(tǒng)電子產(chǎn)品的二維示 意圖。PCB設(shè)計(jì)工具只需了解PCB布局, 無(wú)需了解元器件高度等最基本的幾何信息。 關(guān)于芯片封裝內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息通常 是不需要的。
規(guī)模等級(jí)
    源于摩爾定律的小型化導(dǎo)致產(chǎn)品至內(nèi)部元器件及電路系統(tǒng)之間的尺寸差距加大。通常同一模型中包含從米到 微米間的部件,并且管道中的小裂口同樣對(duì)電子散熱有重大影響。
    隨著規(guī)模差異隨時(shí)間逐漸增大,當(dāng)幾何模型不能直接在仿真過(guò)程中顯示時(shí),將需要簡(jiǎn)化模型,諸如針對(duì)多層 PCB中的單層PCB和IC封裝芯片,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常未知。
缺失值
    電子散熱應(yīng)用面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)—缺失值。三維機(jī)械設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)缺少材料的屬性值,CFD仿真通常也會(huì)遇 到這種問(wèn)題。對(duì)于電子散熱應(yīng)用來(lái)說(shuō),系統(tǒng)是由來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商提供的元器件組成的,這些元器件的熱特性信息通 常不夠明確。
    這些元器件包括IC封裝、熱管、風(fēng)扇、制冷設(shè)備等。 這些幾何模型部分來(lái)自于EDA系統(tǒng),而EDA系統(tǒng)通常不包括所使用材料的任何信息。這就增加了電子系統(tǒng)裝 備的復(fù)雜性,其中熱界面材料和導(dǎo)熱填隙的使用可以增進(jìn)熱傳導(dǎo)以實(shí)現(xiàn)有效的散熱方案。
    大功耗器件利用其運(yùn)行功率信息以預(yù)測(cè)其運(yùn)行環(huán)境下的系統(tǒng)溫度,功率信息根據(jù)產(chǎn)品使用功能的不同而改變。 當(dāng)元器件在最大功率時(shí)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下進(jìn)行設(shè)計(jì),將會(huì)導(dǎo)致過(guò)度設(shè)計(jì),這是不可取的。越來(lái)越多地需要瞬態(tài)模擬 以確保運(yùn)行可靠和謹(jǐn)防過(guò)度設(shè)計(jì)。
氣流流態(tài)
    在復(fù)雜的電子系統(tǒng)中,強(qiáng)制冷卻氣流在通道中受到各種凸起元件(模塊)的阻礙而形成低雷諾數(shù)流動(dòng)。而且沿 著壁面流動(dòng)的湍流并不能自身長(zhǎng)期保持,當(dāng)在流過(guò)光滑的通道時(shí)會(huì)變成層流。因此湍流模擬是一個(gè)特殊的挑戰(zhàn)。在 一個(gè)快速的設(shè)計(jì)環(huán)境中,由于大量氣流通道、器件以及系統(tǒng)滯留時(shí)間的存在,利用足夠細(xì)化的網(wǎng)格進(jìn)行大渦模擬 (LES)是完全不現(xiàn)實(shí)的。
    直到近期,用標(biāo)準(zhǔn)雙方程雷諾傳輸定理模型實(shí)例開(kāi)始被質(zhì)疑。零方程有效粘度模型通常加入測(cè)試湍流粘度,因 為低網(wǎng)格密度通常引起單方程和雙方程模型預(yù)測(cè)的湍流粘度值比由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和總體流動(dòng)速度估計(jì)值還差(與測(cè)試值 比較)。
    當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)通用的壁函數(shù)處理(對(duì)數(shù)定律,van driest,1/7th冪律)時(shí),單方程和兩方程模型的關(guān)鍵是優(yōu)化靠近 表面的網(wǎng)格,以便為近壁網(wǎng)格提供y+值,實(shí)現(xiàn)至氣流中心部分的低度網(wǎng)格膨脹。在電子應(yīng)用中,邊界層位于元器件、 PCB板、散熱片等的前邊緣,導(dǎo)致大量邊界薄層在系統(tǒng)內(nèi)分解,所以不能遵循在y+的標(biāo)準(zhǔn)建議。如此, LVEL [3]是 應(yīng)該選擇的模型。但是,電子散熱應(yīng)用的嵌入邊界處理就解決了這一問(wèn)題。
網(wǎng)格生成
    雖然網(wǎng)格生成是CFD共有的基本屬性,但是對(duì)電子散熱來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn),因?yàn)檫@一領(lǐng)域中有相當(dāng)數(shù)量的固 體-液體和固體-固體界面的存在。幾何模型變化需要軟件全自動(dòng)化處理,網(wǎng)格劃分時(shí),網(wǎng)格超出預(yù)設(shè)范圍也需要軟 件全自動(dòng)化處理。
    如果對(duì)未封裝電子設(shè)備的外觀沒(méi)有審美要求,那么運(yùn)用EDA系統(tǒng)對(duì)元器件和PCB進(jìn)行二維設(shè)計(jì)的話,電子產(chǎn)品 中會(huì)包含大量的笛卡爾乘積,因此CAD設(shè)計(jì)會(huì)采用笛卡爾網(wǎng)格劃分。但是,由于尺寸的限制,電子設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí) 需要在板上傾斜放置元器件,以某個(gè)傾斜度插入DIMM雙列直插內(nèi)存模塊,以及設(shè)計(jì)非笛卡爾剖面的散熱器。
    將物體上的笛卡爾網(wǎng)格應(yīng)用到解域的邊緣是不恰當(dāng)?shù)?,因?yàn)橐坏┰敿?xì)的結(jié)構(gòu)建模應(yīng)用到模型中時(shí),會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)格 數(shù)目激增。因此,運(yùn)用笛卡爾網(wǎng)格對(duì)物體內(nèi)部和周?chē)M(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)化是很普遍的,可以對(duì)非笛卡爾網(wǎng)格劃分的物 體采用局部孔隙度和體素化的處理方法,大部分情況下精確度是可以接受的。
    隨著電子設(shè)備系統(tǒng)中非笛卡爾網(wǎng)格幾何模型的增多,需要采取復(fù)雜精密的網(wǎng)格劃分策略。近些年來(lái),很多行業(yè) 在早期產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,運(yùn)用集成在MCAD系統(tǒng)中的CFD進(jìn)行仿真,并越來(lái)越多地采用四面體網(wǎng)格劃分。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò) 程是基于公司的三維機(jī)械CAD系統(tǒng)。
    在電子領(lǐng)域中,產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程在公司間差異很大。集成CFD的MCAD系統(tǒng)可能不太常用,因?yàn)榇蟛糠之a(chǎn)品的 早期設(shè)計(jì)經(jīng)常在三維機(jī)械CAD環(huán)境之外,并且設(shè)計(jì)過(guò)程可能會(huì)圍繞公司的EDA工作流。
    因此,在設(shè)計(jì)獨(dú)立的產(chǎn)品中才能運(yùn)用集成在MCAD系統(tǒng)中的CFD進(jìn)行仿真。
硬件環(huán)境
    一般來(lái)說(shuō),熱設(shè)計(jì)和電子設(shè)計(jì)是同步進(jìn)行的。高性能計(jì)算(HPC)設(shè)備在散熱領(lǐng)域的CFD應(yīng)用遠(yuǎn)不及在其他工業(yè) 領(lǐng)域的應(yīng)用;例如在汽車(chē)行業(yè),HPC被廣泛用來(lái)高精度仿真LES,以解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的困難,如空氣聲學(xué)。但是 在電子散熱領(lǐng)域,仿真精度的提高并不一定能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品質(zhì)量的提高。仿真模型的質(zhì)量經(jīng)常受制于輸入數(shù)據(jù)的不確 定性。
    到目前為止,適當(dāng)升級(jí)到8-16核的高端設(shè)備性能已經(jīng)可以滿足市場(chǎng)需求。共用存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)的良好擴(kuò)展極有可 能仍是硬件性能提升的目標(biāo)。硬件環(huán)境會(huì)發(fā)生從桌面電腦系統(tǒng)到云計(jì)算的變化,它將運(yùn)用實(shí)驗(yàn)技術(shù)的數(shù)字設(shè)計(jì)極大 促進(jìn)空間設(shè)計(jì)探究。
增強(qiáng)精度
    由于設(shè)計(jì)余量的減小,仿真精度需要提升。但是這并不是說(shuō)需要高保真度的CFD。事實(shí)上,自從21世紀(jì)初, 隨著封裝技術(shù)和外殼模具水平的提高,大功率和高功率密度模塊得以實(shí)現(xiàn),例如PCB。這跟精確度有何關(guān)聯(lián)?從 周?chē)h(huán)境到結(jié)點(diǎn)的容許溫升并未增大,但是隨著封裝內(nèi)部功率密度的增加(如PCB等),使用環(huán)境的溫升比例正 在逐漸減小。另一方面,固體結(jié)構(gòu)內(nèi)熱傳導(dǎo)模擬的重要性逐漸增加。這也說(shuō)明為何要注重MCAD集成(如散熱器 設(shè)計(jì)),更要注重EDA集成,以便準(zhǔn)確獲取PCB信息(影響到焦耳熱的傳導(dǎo)、功耗和接地層),準(zhǔn)確測(cè)量熱界面材 料(特別是不能用基于ASTM D5470設(shè)備測(cè)試的柔性材料I和II)的熱傳導(dǎo)率。

如何處理電子產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
    電子散熱領(lǐng)域的CFD軟件——FloTHERM XT, 可用于解決這些挑戰(zhàn)。FloTHERM XT的SmartPart技術(shù)能夠使 復(fù)雜封裝設(shè)備的仿真更為容易,尤其是對(duì)LED照明、消費(fèi)電子、航空/國(guó)防以及汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的工程師來(lái)說(shuō)。
    在一些通用的CFD軟件中,網(wǎng)格劃分會(huì)占用大量的時(shí)間和精力,尤其是當(dāng)它出錯(cuò)時(shí)更為麻煩。大多數(shù)機(jī)械工程 師直接使用軟件自帶的全自動(dòng)網(wǎng)格劃分設(shè)置,但為了提高精度,需要有手工設(shè)置定義的功能。因此需要更為精密的 網(wǎng)格劃分策略。FloTHERM XT中的先進(jìn)代碼提供基于對(duì)象的半自動(dòng)化算法,能夠適應(yīng)自動(dòng)網(wǎng)格劃分,也可使有經(jīng)驗(yàn) 的CFD熱仿真工程師自由使用和手動(dòng)控制。
    FloTHERM XT使用高穩(wěn)定性的數(shù)值方法和半自動(dòng)控制結(jié)果收斂的控制方案(只需要少許人工干預(yù))。
    對(duì)電子散熱應(yīng)用來(lái)說(shuō),湍流模擬很少成為導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤的最主要原因。導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤的主要原因有可能是功率 消耗,材料屬性,氣流速率或界面電阻。但是,一些針對(duì)性的專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)還是要考慮到湍流。FloTHERM XT的CFD 解決方案會(huì)提供最合適的模型,但只在特殊的情況下提供備選方案。FloTHERM XT可提供層流、過(guò)渡流和湍流,但 是會(huì)對(duì)湍流的選擇進(jìn)行控制以避免混淆。FloTHERM XT利用了結(jié)合侵入邊界處理的通用兩方程模型, 實(shí)現(xiàn)不同流態(tài) 間轉(zhuǎn)換的近壁處效果,并得到適于電子應(yīng)用的優(yōu)秀基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果。
用戶界面多樣性
   FloTHERM XT可供三維機(jī)械CAD工程師和熱專(zhuān)家用于電子散熱領(lǐng)域熱模型的快速建立。FloTHERM XT包含一 流的CAD界面工具箱和幾何引擎,其中一個(gè)簡(jiǎn)單的選項(xiàng)即可實(shí)現(xiàn)全法或縮減法運(yùn)行軟件,這些可以更多地滿足應(yīng)用 此工具的工程師的需求。 其中縮減法是一個(gè)控制開(kāi)關(guān),可模糊許多不常用的功能和工具欄,由此可減少功能膨脹, 方便未接受過(guò)CAD訓(xùn)練的人使用。
設(shè)計(jì)過(guò)程中心
   FloTHERM XT提供的設(shè)計(jì)環(huán)境可快速改變器件的幾何模型并生成仿真結(jié)果。FloTHERM XT能夠適應(yīng)電子公司 中復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)境和相關(guān)過(guò)程。在FloTHERM XT中,輸入的CAD模型以及其內(nèi)部生成的幾何模型函數(shù)可無(wú)縫 結(jié)合在一起,以促使供應(yīng)鏈集成并可使產(chǎn)品從早期概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品驗(yàn)證都在機(jī)械設(shè)計(jì)流中完成(如圖2所示)。
                                     MDA和 EDA設(shè)計(jì)流通過(guò) FloTHERM XT.相互聯(lián)系
   FloTHERM XT采用了這種最優(yōu)設(shè)計(jì)流程并盡早降低了熱設(shè)計(jì)方面的風(fēng)險(xiǎn)。FloTHERM XT可以將固體模型和 本地鏈接并入到最常見(jiàn)的EDA設(shè)計(jì)套件中去,如此便通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單或復(fù)雜的3D產(chǎn)品模型的創(chuàng)建就幫助公司將機(jī)械設(shè)計(jì)和電子設(shè)計(jì)密切結(jié)合,此過(guò)程實(shí)現(xiàn)了MDA和
EDA系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。 FloTHERM XT能幫助公司進(jìn)一步縮短設(shè)計(jì)時(shí)間,降低成本和項(xiàng)目實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。 其獨(dú)特的EDA界面功能設(shè)置(FloEDA Bridge)及其最新功能,可使其與最新的EDA設(shè)計(jì)變化保持同步 (如圖3所示)。
                                    FloTHERM XT 和EDA工具通過(guò)接口相接合.
    FloTHERM XT可對(duì)產(chǎn)品在概念設(shè)計(jì)階段直到實(shí)施階段進(jìn)行仿真。可用較少的迭代糾正后期過(guò)程中的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤, 并不斷向前進(jìn)步,以減少產(chǎn)品市場(chǎng)投放的時(shí)間。
    FloTHERM XT是款獨(dú)特的軟件,可供設(shè)計(jì)工程師和散熱專(zhuān)家使用;從而,其實(shí)驗(yàn)變化可被快速驗(yàn)證或消除, 以此可產(chǎn)生更多的假設(shè),促使更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品產(chǎn)生。FloTHERM XT減少了對(duì)熱設(shè)計(jì)專(zhuān)家的依賴(lài),并彌補(bǔ)了EDA 和MDA之間的差距。
    FloTHERM XT與PCB設(shè)計(jì)工具直接集成,避免了易錯(cuò)且耗時(shí)的轉(zhuǎn)移過(guò)程。PCB數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)濾后(例如,對(duì)于非散熱元件來(lái)說(shuō)),可減少計(jì)算時(shí)間,并且過(guò)濾設(shè)置被存儲(chǔ)。    
    FloTHERM XT具有友好的界面,能夠自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分和收斂,模型構(gòu)建以及最復(fù)雜系統(tǒng)的有效模擬。相比通用CFD解決方案,F(xiàn)loTHERM XT可大大減少熱仿真(如圖4所示)的時(shí)間。
案例分析
    這個(gè)FloTHERM XT案例是針對(duì)一種新型壁掛式網(wǎng)絡(luò)盒的從概念到原型的設(shè)計(jì)。此項(xiàng)方案要求重新安置通風(fēng)口, 并按工業(yè)市場(chǎng)部人員的要求設(shè)計(jì)風(fēng)格化外殼和能使功率擴(kuò)散增加30%的主電路板。
    第一步的概念設(shè)計(jì)階段包括創(chuàng)建一個(gè)包含PCB和元器件的盒子模型,以及一個(gè)針對(duì)整體散熱方案和關(guān)鍵元器 件溫度的初始評(píng)估模型(如圖5所示)。
    然后設(shè)計(jì)逐步升級(jí)到一個(gè)完整的系統(tǒng)模型設(shè)計(jì),此系統(tǒng)模 型設(shè)計(jì)包含針對(duì)封裝設(shè)備和所需散熱器的三維機(jī)械CAD設(shè)計(jì)。 增加界面熱阻,并且使用布局布線工具expedition通過(guò)EDA 輸入整個(gè)電路板布局圖(如圖6所示)。
    當(dāng)具備更多明確信息時(shí),元器件模擬也會(huì)升級(jí)。熱模型 可利用軟件內(nèi)的庫(kù)交換和過(guò)濾支持,從簡(jiǎn)易的塊式元件模型升 級(jí)到復(fù)雜的2-Resistor [4]模型, DELPHI [5]模型或高細(xì)節(jié)模型 (如圖7所示)。
    通常在原型和最終產(chǎn)品的整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中, 關(guān)于MCAD和EDA的數(shù)據(jù)都可被保存和追溯查詢(xún), 如圖8所示。
    FloTHERM XT內(nèi)置生成報(bào)表功能,可以導(dǎo)出包 含項(xiàng)目數(shù)據(jù)、結(jié)果信息和相關(guān)截圖的word、pdf和 html格式的文件。報(bào)表是完全可自行配置的,因此范 圍內(nèi)的、邊緣的、超出范圍的元器件溫度可用不同的 顏色表示,如圖9所示。這項(xiàng)功能大大減少了機(jī)械設(shè) 計(jì)工程師和電子設(shè)計(jì)工程師收到報(bào)表的反饋時(shí)間,加 快了決策進(jìn)程。

總結(jié)
    自從FloTHERM產(chǎn)品發(fā)布后,熱設(shè)計(jì)工程師所面臨的挑戰(zhàn)已發(fā)生變化,功率消耗增加,產(chǎn)品日趨小型化,布 局也日趨緊密。設(shè)計(jì)的復(fù)雜性使EDA和MDA設(shè)計(jì)流程之間的聯(lián)系變得緊密,這促使熱設(shè)計(jì)工程師采用未簡(jiǎn)化的 系統(tǒng)內(nèi)原始幾何模型,以構(gòu)建最切合實(shí)際的模型,減少變型設(shè)計(jì)的分析時(shí)間和增強(qiáng)結(jié)果的準(zhǔn)確度。這些變化會(huì)影響工程師的人員構(gòu)成和技術(shù)體系,同時(shí)對(duì)軟件的易用性、幾何處理和基本的CFD技術(shù)也會(huì)產(chǎn)生影響。FloTHERM XT 可以為各類(lèi)設(shè)計(jì)工程師和各級(jí)別的技術(shù)專(zhuān)家提供支持,為早期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和后期的設(shè)計(jì)驗(yàn)證提供幫助,為精心制定 的設(shè)計(jì)方案提供最優(yōu)模型,為機(jī)械設(shè)計(jì)流和電子設(shè)計(jì)流的集成提供良好環(huán)境。
   

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