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Flotherm 练习题 6


FLOTHERM V7 Introductory Training Course

Tutorial 6

练习题 6:添加散热器和风扇 本练习指导用户完成以下步骤进一步细化置顶盒的模型: 1. 创建一个风扇。 2. 使用库操作。 3. 创建一个散热器。 4. 在 Visual Editor 中显示粒子流。 诊断有关收敛的问题。 练习题 6

:添加散热器和风扇 Load (读取)项目 “Tutorial 5”,并将其另 保存为新项目,取名"Tutorial 6"。设置 其?Title?(标题)为"Addition of heat sink and fan to set top box"。 在项目管理窗口(PM)中点击图标 , 激活调色板(Palette)。选中根组件 ?Root Assembly? 并点击调色板中的 ?Assembly?(组件)图标 ,将新创建的 组件更名为"Ventilation"(通风)。

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练习题 6:添加散热器和风扇

点击项目管理窗口(PM)中的图标 打开 ?Library Manager?(库管理窗口)。在 ?Libraries?(库)下找到?Sanyo Denki Axial Fan?(Sanyo Denki 轴流风扇),选择编号 为?109P0612H702?的风扇。 按住鼠标左键,将这一风扇拖拽 到”Ventilation”组件中。 当提示网格变化时点击?No?。

通过在项目管理窗口(PM)或绘图板(DB) 中用鼠标右键点击风扇可进 入?Location?(安置)对话框。 将风扇置于 PSU 旁,风从机箱中吹出。 风扇的位置设为(7.5, 75, 270) mm 。注 意:单位要正确。
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练习题 6:添加散热器和风扇

在绘图板中查看+Z 视图。如果绘图板目 前是在 4 面板模式,那就请改变它为单 一的+Z 视图面板。 观察绘图板中+Z 视图的风扇位置,风扇 没有与机箱对齐。

为使风扇能够与机箱对齐,我们可以使 用?Align?(对齐方式)图标 。 在项目管理窗口(PM)中,选中机箱 “Chassis”,然后按住<Ctrl>键同时选中 风扇。
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练习题 6:添加散热器和风扇 在绘图板中,点击?Align?图标 择左上角图标 。 ,并选

在使用?Align?(对齐方式)图标时,需要注 意:首先选中的元件是固定不动的,之 后选中的元件可相对此固定元件进行移 动。仅可在绘图板中被激活的视图中执 行对齐操作。在四视图模式下,被激活 的视图用红色边框表示。

在“Electronics”组件(Assembly)下,创建 一个新的组件,名为“Detail Component”。

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练习题 6:添加散热器和风扇

在项目管理窗口(PM)中点击[View](视 图)并选择其中的[Expand All](全部展开) 扩展所有的组件。此操作也可通过热键 F6 实现。 按"y"键,激活绘图板中的+Y 方向视 图。查看主要元件(PCB1 上的 “Comp1”),其功耗为 7W。 选中项目管理窗口(PM)中的“Detail Component”。保证绘图板中的?Snap Toggle?(贴附开关)设置在?Snap to Object?(贴附于物体) 。在绘图板(DB) 中激活调色板(Palette)。

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练习题 6:添加散热器和风扇 点击调色板中的散热器(Heat Sink)图标 ,在 7W 的元件上部绘制出一个散热 器。在此您可能会需要进行局部放大。 选中散热器(Heat Sink),右键点击进入 ?Construction?对话框。为散热器定义以 下信息: ? 定义基本尺寸 25 x 25 x 3 mm, 散热 器类型为 Plate fins(平行板散热 器)。 ? 内部 3 齿,齿高 22 mm,齿宽 1.25 mm。 ? 齿间的网格单元数=3。 请确保您刚刚创建的散热器在“Detail Component” 组件中。

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练习题 6:添加散热器和风扇 在+Y 视图中查看散热器,保证散热器的 齿沿 Z 轴正方向排列。如果不是这样就 要通过点击绘图板中的旋转图标 对散 热器进行旋转,以使其置于正确的方 向。 查看绘图板(DB)中的不同视图(+X 或 +Z),检查散热器是否正确放置在 7W 的 元件上部。如果没有,将其拖动到正确 位置。 如果您在拖拽物体的同时按住<Shift> 键,那麽所有的拖动都将在轴方向上。

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练习题 6:添加散热器和风扇 通过库管理窗口(Library Manager)中材 料库中拖拽材料至散热器上,可以将 ?Aluminum (Pure)?(纯铝)的材料属性应 用于此散热器。

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练习题 6:添加散热器和风扇 在 PM 中“Detail Component”组下下创建 一体区域 Volume Region ( ) ,命名为 “Detail Component Region”。位置和尺寸 如下: 位置: X=45mm, Y=11.6mm, Z=165mm 尺寸:X=45mm, Y=38.4mm, Z=45mm 确保新创建的 region 在 ?Detail Component?组下。 选中“Detail Component”组件,右键选 择?Grid Constraints?(网格约束)对话框。 点击?New?(新建),输入以下参数: ? 名称: "X & Z Detailed Component"。 ? 选中 Minimum Size(最小尺寸) ,并 将其值设为 0.01 mm。 ? Maximum size(最大尺寸)= 2 mm。 ? 将?Low Side?和?High Side?的膨胀
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练习题 6:添加散热器和风扇 率设为 10%。 ? ?Low Side?和?High Side?的最大膨 胀尺寸为 maximum size = 2 mm 。 将该网格约束 Attach(应用)于改区域 的 ?Override All? 。 在项目管理窗口(PM)中选择“Detail Component”组件并点击?Toggle Localize Grid?(局部网格)图标 ,使“Detail Component”组件内所有元件的周围都布 满网格线。 您还可以通过选中物体或组件后按键盘 热键"l"的方法来激活或取消局部网格。 尝试切换局部网格开/关,观察绘图板中 视图的变化。也可使用?Grid Summary?(网格摘要)图标 来分别查 看有和没有散热器局部网格时网格总尺 寸的变化。

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练习题 6:添加散热器和风扇 在项目管理窗口(PM)中,选择菜单 [Model/Modeling](模型/建模), 在?Radiation?(辐射)项中选择 ?Radiation Off?(不考虑辐射)。

在多数强制对流系统中,主要的热量是 通过对流来传递,所以辐射的影响可以 忽略,不需要求解。

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练习题 6:添加散热器和风扇 右键点击“Chassis”进入?Construction?菜 单 。将?Modeling Level?(建模级别)项由 ?Thick?(厚)改为?Thin?(薄)。

由于不计算辐射,我们不再需要机箱壁 的固体温度,所以可将它建模为?Thin? (薄)。另一个可这样建模的原因是通过机 箱壁传导的热量很少。这样建模还有一 个优势,即可减少网格数量。 将?System Grid?(系统网格)设置为 ?Coarse?(粗糙)。 保存此项目。在项目管理窗口(PM)菜单 中选择[Solve/Re-initialize ](求解/重新初 始化),然后点击图标 开始求解。

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练习题 6:添加散热器和风扇 一旦明显发现模型不能收敛,请点击图 标 停止求解。这样,您可以尽早停止 求解以免浪费时间。

此模型有错误,因而需要执行以下纠错 步骤: ? 监控点曲线是否走平? ? 执行?Sanity Check?(错误诊断)时, 是否有?Errors?(错误)或 ?Warnings?(警告)信息出现? ? 是否划分了足够的网格? ? 是否所有几何体的尺寸和位置都正 确?

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练习题 6:添加散热器和风扇 启动 Visual Editor ,为观察空气如何 在机箱和风扇中流过,创建一 X 方向的 速度矢量平面。 移动此观察平面,注意观察气流是如何 流经风扇流出通风孔的。您会发现气流 被风扇吹出时存在着一些奇怪的现象。 矢量的尺寸可以在菜单 [Editors/Vector](编辑器/向量)中进行调 整。

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练习题 6:添加散热器和风扇 另外一种显示气体在系统中流动的方法 就是采用粒子源。 删除速度矢量图。 选中"Chassis"的顶部和”High Z”面以及 "High Z Plate"(High Z 面上的打孔板), 按热键<F12>或选择项目管理窗口(PM) 菜单中的[Geometry/Hide](实体/隐藏), 隐藏上述被选项。

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练习题 6:添加散热器和风扇 在 Visual Editor 中,点击风扇的前面。 当风扇被选中的时候,点击?Create Particle Source? 图标创建粒子流。红 色的盒子代表粒子源会贴敷在风扇背 面。修改?Manipulator Type? 为 ?Translate? ,滑动粒子源到风扇的前面。

在 ?Property Editor? 对话框中,进行下面 改动: ? 设置流线(Streamlines)的数量为 50; ? 选中'On'(打开),并保证'Visible'(可 视)处于被选状态; ? 修改 ?Particle Appearance?为 'Arrows'; ? 确保?Area Source? 被选中; ? 修改?Source Shape?为 ?Rectangle?
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练习题 6:添加散热器和风扇 ? 修改?Manipulator Type? 为?none?。

在 Visual Editor 窗口中,点击播放 按 纽开始粒子模拟。粒子源将模拟粒子流 过系统。 要移动粒子源,修改?Manipulator Type? 为?Translate?。 在之前的速度矢量中看到的奇怪现象将 会在粒子流动中同样出现。 在"Chassis"内移动粒子源,观察在不同 的位置空气是如何流动的。 粒子源的位置与通风孔和风扇一致时其 工作效果最佳。 完成后记得修改?Manipulator Type?回 ?None?。取消粒子?Property Editor?的?On? 的选择。

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练习题 6:添加散热器和风扇 大多数不收敛的情况都主要集中在模型 的某些区域里。我们希望知道这些区域 的位置。 在项目管理窗口(PM)中,进入 [Solve/Overall Control](求解/全部控 制)。将?Outer Iteration?(外部迭代)的值 设为 1,选中?Store Error Field?(保存残 差场)并设置为?Pressure?(压力)。 点击图标 开始求解。

这样做是要记录每个网格单元内的压力 残差,以便可以在 Visual Editor 中显示 出来。

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练习题 6:添加散热器和风扇 求解结束后保存项目。 回到 Visual Editor ,进到 ?Scalar Fields/FieldError?. 选择?Field Error?为显示的值,同时选中 ?Show Range?。 备注:场误差位置可能不是完全与显示 一致,它显示在盒子外面,但是没有关 系。

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练习题 6:添加散热器和风扇 最小的压力场残差以绿色叉号显示,最 大的压力残值以红色叉号显示。 您可以创建一个显示压力残差的轮廓 图。压力残差值由'Field Error"表示。

在机箱中检查风扇的位置,尤其要注 意”Z high”方向上打孔板的位置。

分析显示,可能以下两项有问题: ? 机箱壁阻碍气流从风扇吹出。
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练习题 6:添加散热器和风扇 ? 机箱局部化网格和机箱外围网格之间过渡区域 的网格划分不够。

将此项目另存为"Tutorial 6B"。 将风扇移至位置(35, 7.5, 270) mm 。 如果?Grid Changed?(网格已改变) 的对 话框跳出,请选择?No?(否)。

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练习题 6:添加散热器和风扇 去掉"Chassis"的?Zo High?面。 在?Chassis?上右击,选中?Construction?。 ?Define? the ?Zo-High?:不选中?Side Exists?。

增加?Z High?打孔板面的尺寸使之与 chassis 面的尺寸一致。

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练习题 6:添加散热器和风扇

回到菜单[Solve/Overall Control] (求解/ 全部控制)打开的对话框中,将?Outer Iterations?(外部迭代)的数值设回 500, 并使?Store Error Field?(保存残差场)处 于非选中状态。

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练习题 6:添加散热器和风扇 将 ‘System Grid’设至?Fine?,不选中 ?Smoothing?。 新初始化并点击 求解修改后的模型。

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练习题 6:添加散热器和风扇 求解收敛后,保存此项目。 记录元件的温度: MB_Comp1 = _________ C DB_Comp1 = _________ C 将上述温度与练习题 5 中得到的结果进 行比较。您可以看到采用强制对流与自 然对流条件下的温度是不同的。

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