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FloTHERM-电子设备专家级热仿真分析工具

概述
        美国Mentor Graphics 提供的电子设备专家级热仿真分析工具FloTHERM,是专门用于电子散热领域的三维热仿真和散热优化设计App,目前已得到广泛应用。FloTHERm 可应用于元件封装、PCB 板、系统设备等不同层级热分析,预测产品内部气流流动、温度分布和热量传递,支撑快速散热方案设计。
  
产品模块及功能先容
        FloTHERM App分为核心热分析、EDA App高级接口、MCAD App接口、结果后处理、优化设计等模块。
1. 核心热分析
• 提供电子设备中常见的元件模型如机箱、风扇、散热器、滤网、热交换器、热管等
• Flotherm.Pack是JEDEC组织认证的IC热封装模型库,能准确建立包括引线、基板、管脚等所有结构细节和材料参数的芯片热模型
• 基于笛卡尔网格技术,自动划分流体域和固体域,简化网格生成工作,提高建模效率
• 强耦合的流动和传热,并拥有电子设备焦耳热、珀耳帖热效应模型,为用户提供了电子设备从生热到散热分析的完整仿真过程
2. EDA App高级接口(FloEDA)
• 支撑Mentor Xpediton、Cadence Allegro、Zuken CR5000等主流EDA App数据,同时也支撑EDA App常用的IDF 格式数据导入
• 能准确导入覆铜层和过孔数据,方便电子工程师与热工程师协同工作
3. MCAD App接口(FloMCAD)
• 支撑 Pro/ENGINEER、CATIA 和 Solidworks 等主流 MCAD App模型数据,同时也支撑IGES、STL、STEP、SAT、DXF 等三维模型数据的导入
4. 结果后处理
• 通过平面云图、表面云图、等值面云图、粒子流等载体将温度、速度、压力、热流、速率等标量和矢量呈现出来,并可以图片或视频形式输出
5. 优化设计
• 基于DOE试验方案设计,能根据输入变量自动寻找诸如散热器尺寸、元件位置和功耗等参数的优化组合,也能对PCB 板布局、模块布置和系统流道设计等进行方案优化
 
应用&案例
1. Alcatel-Lucent 利用FloTHERM 解决超大功耗交换机的散热问题
        阿朗企业多年来一直使用FloTHERM 进行热分析并取得了成功。在研发光网络交换机过程中,由于光接收模块和ASICs芯片具有严格的温度限制,而高达2000W 的功耗以及每个插件高达140W 的功耗对散热提出了严峻的挑战。采用FloTHERM进行热仿真分析,在迅速确定热点区域之后,通过FloTHERM优化设计模块对器件布局、热点区域添加散热器的各种方案进行优化,最终找到了解决方案。

2. Emerson 利用FloTHERM 进行超大功率IGBT 的液冷散

 

 

        随着新能源汽车,轨道交通等快速发展,解决超大功率IGBT的散热问题变得日益迫切。艾默生企业研发新一代的超大功率IGBT液冷散热器遇到了散热的难题,最终应用FloTHERM 实现了液冷散热器的优化设计,并将仿真结果与试验结果进行了对其,两者偏差在5% 以内,很好的保证了热分析结果准确度。

双流道仿真结果  
 

三流道仿真结果     

 

不同流道尺寸仿真结果

 

不同流道形状仿真结果     

 

流道密闭情况的影响

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