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2017-06-06 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
在電子技術發展日新月異的今天,體積已極大的縮小,而功耗反而有所增加,由此產生的設備過熱問題逐漸成為了導致電子設備故障的重要原因。因此在設計階段,如何利用仿真軟件對產品散熱設計進行最大限度的優化成為了電子產品設計的重中之重。
目前,在電子設備熱設計行業內使用的CFD熱學仿真軟件主要有:Flotherm,Icepak和6SigmaET,下面將對幾款熱分析軟件進行簡單的功能對比分析:
1.Flotherm:
Flotherm是由美國Mentor Graphics公司(現成為Siemens公司旗下產品)設計開發的專門針對電子器件/設備熱設計而開發的仿真軟件,作為一款強大的應用于電子元器件以及系統熱設計的三維仿真軟件。在任何實體樣機建立之前,工程師就可以在設計流程初期快速并簡易地創建虛擬模型,運行熱分析以及測試設計進行更改。Flotherm采用先進的 CFD (計算流體力學)技術,預測元器件、PCB 板以及整機系統的氣流、溫度以及傳熱。
特點分析:
網絡技術:
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笛卡爾結構化網格;
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非連續嵌入網格技術和Cut Cell網格切割技術;
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支持多層網格嵌套與局部加密;
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半自動網格劃分技術與Smart-Parts對象關聯相結合;
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占用的內存和CPU資源少.
模型庫
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軟件原廠商完成大量電子器件熱模型方法的研發;
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有大量智能部件(Smart-Parts),可直接在Flotherm中進行參數化建模;
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詳細的熱管、多孔板、雙熱阻、PCB板、焦耳熱、TEC等電子冷卻專用模板、雙熱阻、TEC、風扇等眾多專業廠家產品性能庫以及電子冷卻分析專用材料庫.
CAD接口
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允許直接使用CAD模型;
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可在Flotherm中直接建模;
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可使用Smart-Parts進行參數化建模分析.
EDA接口
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支持IDF 格式讀入;
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支持直接讀入Allegro、BoardStation 和Expedition及CR5000等EDA 軟件PCB 模型的詳細信息;
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并可過濾選擇各種器件的導入.
求解器
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采用Cutting-edge數值方法和多重網格技術;
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健壯的收斂性,求解可靠,一次求解成功,無數值假擴散;
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執行Multi‐grid計算核心;Segregated Conjugate Residual算法等.
瞬態計算
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可以設置不均等的時間步長,避免在不必要的計算周期過渡加密時間步長
后處理
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云圖、等值面圖、矢量圖、跡線圖、動畫、溫度梯度;
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享有專利的傳熱瓶頸(Bottleneck )和熱流捷徑(Shortcuts);
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MSOffice后處理報表.
自動優化功能
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支持DOE、SO、RSO優化設計方法;
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全球電子熱分析軟件,唯一真正具有自動優化設計能力的軟件;
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不但可以優化設計散熱器等關鍵器件,還能夠進行如PCB板的器件布局優化、通風口位置及形狀優化風扇選型及安裝位置優化等各種設計方案的優化.
仿真測試一體化接口
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可與熱瞬態測試硬件T3Ster形成仿真測試一體化解決方案,存在雙向接口,直接利用測試數據校準仿真模型.
多物理場耦合
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與Mentor Graphics HyperLynx®PI,可以計算電源完整性和詳細PCB的焦耳熱;
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通過MpCCI FSI Mapper結合,可板的器件布局優化、通風口位置及形狀優化風扇選型及安裝位置優化等各種設計方案的優化.
用戶界面
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工程化的用戶界面,視覺上比較接近實物的畫面
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面向對象的建模技術,專業針對電子熱分析的參數化模型,工程化的參數定義
優缺點總結;
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電子器件庫豐富;
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求解快速可靠;
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笛卡爾網格適合電子系統散熱分析;
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可以自動優化設計;
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支持EDA與MCAD接口;
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后處理豐富.
2.ICEPAK
ICEPAK軟件由計算流體力學軟件提供商Fluent公司,專門為電子產品工程師定制開發的專業的電子熱分析軟件。是專業的、面向工程師的電子產品熱分析軟件。借助Icepak的分析,用戶可以減少設計成本、提高產品的一次成功率,改善電子產品的性能、提高產品可靠性、縮短產品的上市時間。
特點分析:
網格技術
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需結合外部的網格生成器;
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對網格的劃分有嚴格的要求;
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需要對網格進行反復與細致的進行調試才能生成較高質量的網格.
模型庫
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風扇、PCB、機箱等少量器件庫.
CAD接口
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允許直接使用CAD模型.
EDA接口
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支持IDF 格式讀入.
求解器
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使用Fluent有限體積法的通用CFD求解器;
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求解功能受限,不具有太陽輻射計算功能.
瞬態計算
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時間步長是固定的,用戶不能改變其值.
后處理
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云圖、等值面圖、矢量圖、跡線圖、動畫.
自動優化功能
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采用梯度算法進行優化.
仿真測試一體化接口
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不具備與測試硬件的聯合功能.
多物理場耦合
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通過ANSYS WORKBENCH實現ANSY產品相關的多物理場耦合.
用戶界面
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界面單薄.
優缺點總結
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后處理豐富;
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電子器件庫單一;
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通用求解器功能有限;
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網格質量難控制;
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不可自動優化設計;
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不可直接讀入PCB模型.
3.6SigmaET
6SigmaET是英國Future Facilities公司專門為數據中心和電子設備設計的電子系統散熱分析工具。
特點分析:
網格技術
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笛卡爾結構化網格;
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非連續嵌入網格技術和Cut Cell網格切割技術;
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不支持多層網格嵌套與局部加密;
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同等條件下網格數量多,占用的內存和CPU資源少;
模型庫
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智能型模型對象:包括PCB、Chip Sockets、Resistors、Capacitors、Card、Drivebays及溫度控制的風扇(軸流式及離心式).
CAD接口
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允許輸入STL格式3D圖檔
EDA接口
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支持IDF 格式讀入.
求解器
-
執行Multi‐grid計算核心.
瞬態計算
-
時間步長是固定的,用戶不能改變其值.
后處理
-
云圖、等值面圖、矢量圖、跡線圖、動畫、溫度梯度.
自動優化功能
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無優化功能模塊.
仿真測試一體化接口
-
不具備與測試硬件的聯合功能.
多物理場耦合
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不具備該多場耦合功能.
用戶界面
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友好的GUI使用界面;
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單一窗口中就可完成所有模型的構建及參數設定,模型樹清楚呈現對象之間的關系.
優缺點總結
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后處理豐富;
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求解器功能單一;
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網格數量難以控制;
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不可自動優化設計;
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PCB模型導入處理工作量大.
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