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Flotherm练习题 4


FLOTHERM V7 Introductory Training Course

Tutorial 4

练习 4 模型细化
本练习指导用户改进电子机箱的表示,请完成以下步骤: 1. 用离散元件替代 PCB 中元件的均匀表示。 2. 增加辐射热传递处理 3. 求解和分析结果。 练习 4 模型细化 Tutorial Tutoria

l Load Load(读取) “Tutorial 3”并将它保存为“Tutorial 4”。 title Refined 将’title title’(标题)设为 “Refined model of the set top box box”。 PM Electronics 在项目管理窗口(PM PM)中,对名为“Electronics 的组件和简单部件 Electronics” PCB PCB 1:0"改为"PCB 1"。 PCB “PCB 1”进行扩展。将 PCB 板的名称由"PCB 1:0 Component 删除位于 PCB 1 上的元件“Component Component”。 Apply 我们现在要定义此‘Apply over board board’(均布于整个板)热源并将它 建模为独立的元件,同时仍将其余部分保留为均匀分布热源。 PCB Component 选中“PCB 1”,点击‘Component Component’(元件)简单部件图标 ,此图

标在调色板中(可通过热键 F7 或点击图标 打开调色板) 如果对网格进行了改动会有一窗口弹出,点击‘No’(否)。 Construction Comp1 右键点击此元件进入‘Construction Construction’菜单。并更名为“Comp1 Comp1”。 为此元件分配一个 7.0W 的功率。 7.0W Xo=35mm Top 定义位置:Xo=35mm Yo=30mm 选择‘Top Top’(位于 PCB 板上部); Xo=25mm Yo=25mm, Zo=7mm.。 尺寸:Xo=25mm Yo=25mm Zo=7mm Xo=25mm, Continued… Continued…

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FLOTHERM V7 Introductory Training Course 练习 4 模型细化 Modeling Option’(建模选项)选项设为‘Discrete (离散)并选择 Discrete 将‘Modeling Option Discrete’ Solid Component’(固体元件)。 ‘Solid Component Component Material’(元件材料)项中点击‘Material (材料)并在 Material 在‘Component Material Material’ New 弹出的窗口中点击‘New New’(新建)创建一种新的材料。. Lumped Chip” Constant 定义这种材料的名称为“Lumped Chip 并给它一个‘Constant (恒 Constant’ 定的)热传导系数值 20W/mK 。 OK Material Selection’(材料选择) 列表中 点击‘OK OK’退出此对话框并在‘Material Selection Lumped Chip”点击‘Attach Attach 选中“Lumped Chip Attach’(应用于),将这种材料应用于元 Comp1 件“Comp1 Comp1”。 OK PCB Component’对话框。 点击‘OK OK’(确定)退出 ‘PCB Component PCB1 依上述步骤,在“PCB1 PCB1”上创建以下元件: 备注: 热耗 位置(mm) 尺寸(mm) (W) Xo Yo Side Xo Yo Zo General 3.5 0 0 Top 190 210 5 Comp 2 0.5 35 105 Top 20 20 2 Pitch 生成一个 2 x 2 的阵列模型,Pitch Pitch(间距)为 Xo = 40 mm, Yo = 35 mm Comp 3 1.0 130 35 Top 20 20 4 Comp 4 1.5 130 65 Top 25 25 2 General 是 ‘Apply over board Apply 1. “General General” board’(均布于整个板),所有其它的元 Discrete Solid Component’(固体元件)。 件都是 ‘Discrete Discrete’(离散)和‘Solid Component General Lumped Chip" 2.“General General”不需要材料属性。其他元件都要应用"Lumped Chip 材料属性。 Comp2 3. 使用 Pattern Pattern(阵列)选项为“Comp2 Comp2”创建一个 2x2 的元件阵列。 PCB1

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FLOTHERM V7 Introductory Training Course 练习 4 模型细化 PCB 展开 “PCB 2”。 PCB 重复与我们在 PCB 1 中创建元件相似的步骤,为“PCB 2”创建下 表中的元件。 PCB2 热 源 (W) 1.0 1.0 1.5 1.0 0.5 位置(mm) Xo 0 75 0 35 95 Yo 0 15 0 55 25 Side Bottom Bottom Top Top Top Xo 150 15 150 15 10 尺寸(mm) Yo 90 15 90 15 10 Zo 3 3 3 3 2

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Gen_bot Comp_b1 Gen_top Comp_t1 Comp_t2 备注: 1. 在创建上述元件之前要删除原有的器件。(在此是 Component:0 Component:1 “Component:0 Component:0”和“Component:1 Component:1”)。 Apply 2. Gen Gen×××类元件是‘Apply over board (均布于整个板)的,它 board’ 没有任何材料属性。 Discrete Solid Component’(固体元 3. 其他元件均为‘Discrete (离散)和 ‘Solid Component Discrete’ Lumped Chip"的材料性能。 件),并有"Lumped Chip 如果您愿意,可以在此求解这一模型,并与练习 3 中 PCB 板的平 Discrete Solid 均温度进行比较。您会发现,建立了‘Discrete (离散)和‘Solid Discrete’ Component Component’(固体元件)之后,板的最大温度与练习 3 中会有所不 同,但平均温度应该相近。 PCB 1 平均温度值 : __________ PCB 2 平均温度值: __________

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FLOTHERM V7 Introductory Training Course 练习 4 模型细化 PM Structure 在项目管理窗口(PM PM)中,展开“Structure Structure”(结构)组件。 Chassis Construction Modeling 右键点击"Chassis Chassis",进入‘Construction Construction’菜单。将‘Modeling Thin Thick Level Level’(建模级别)项从‘Thin Thin’(薄) 改为 ‘Thick Thick’(厚)。如果对网格进 行了改动会有一窗口弹出,点击‘No’(否)。

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这样就使置顶盒机箱的各个壁面都参与辐射,并计算机箱壁的热分 布。

PM Comp1 在项目管理窗口(PM PM)中,选中 PCB1 下的“Comp1 Comp1”并在 实体调色 Monitor Point’(监控点)图标 板中点击‘Monitor Point 。
Comp1 此监控点位于“Comp1 Comp1”的中心,用于监控这一元件的温度。一般来 说,监控点设在系统中最重要的元件内。这样,可以使用户能够动 态的跟踪求解过程以确保其逼近合理值。

Location 右键点击新生成的监控点,进入‘Location Location’(安置)菜单将其更名为 MB_Comp1 “MB_Comp1 MB_Comp1”。

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FLOTHERM V7 Introductory Training Course 练习 4 模型细化 Comp_t1 重复上述步骤,在 PCB2 子组件的元件“Comp_t1 Comp_t1”内部设置一个 监控点。 DB_Comp1 命名为 “DB_Comp1 DB_Comp1。

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FLOTHERM V7 Introductory Training Course 练习 4 模型细化 System Grid’(系统网格)对话框并使用‘Medium Medium 进入‘System Grid Medium’(中等)网格设 Solve/Re-initialize / 置。保存此项目,选择菜单[Solve/Re-initialize Solve/Re-initialize](求解/重新初始化) Sanity Check’(错误诊断)。 重新初始化,并运行‘Sanity Check Block 有关‘Block Correction Groups Groups’(块校正组)的信息可以忽略。如果 没有提示任何错误或警告信息,就可以点击图标 开始求解了。

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‘Monitor Point v Iteration’ 曲线需要刷新。删除当前的‘Monitor Point v Iteration’曲线。点击‘Create New Plot’ (创建新曲线)图 标,在 ‘Type:’(类型)下选择 ‘Monitor Point v Iteration’。弹出 ‘Plot Parameters’ 对话框,,点击 ‘OK’。新曲线中监测点将会被刷 新。

记录元件温度: MB_Comp1 = _________ C DB_Comp_t1 = _________ C
几分钟后各变量应该收敛,各监控点稳定在右面显示的数值上。

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FLOTHERM V7 Introductory Training Course 练习 4 模型细化 求解收敛后启动 Visual Editor 可视编辑器。 Plane Plots’(可视化平 通过在整个求解域创建温度,速率和速度的‘Plane Plots 面图)来观察结果。不要忘了,创建平面图需要您点击图标‘Create Plane’ 图标。 确保‘Show Tooltip Cell’被选中,在之前创建的平面上探测温度 值。 一旦创建平面,按“w”键将显示模型的线框图,允许观察盒子的内 部结构。 查看整个求解域最热点位置方法如下:展开‘Scalar Fields’,选则 ‘Temperature’,然后选中 ‘Show Range’ 。一个红色星号和一个绿 色星号分别显示了模型最热与最冷点的位置。 注意这些点的位置以及它们的温度值。 最大温度 Max. temp. ______°C. ______° 位置 Location : X: __________, Y: ___________, Z: ___________ 最大温度 Max. temp. ______°C. ______° 位置 Location : X: __________, Y: ___________, Z: ___________

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FLOTHERM V7 Introductory Training Course 练习 4 模型细化 PM 在项目管理窗口(PM PM)中,点击图标 打开表格窗口。 Edit/Select](编辑/选择)并在打开的列表中的‘Results / Results 选择菜单[Edit/Select Edit/Select Results’(结 Solid Conductors’(固体导体) 及其下‘Smart Part Smart 果)项中选择‘Solid Conductors Details Details’(简单部件详细)。 Collapsed Resistance’(压缩阻尼)及其下‘Smart Part Smart 同时还要选择‘Collapsed Resistance OK Details (简单部件详细)。点击‘OK (确定)退出对话框。 Details’ OK’ 使用图标 和 对表格窗口中显示的结果进行向前向后翻

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Cuboid Fluxes’(立方体热流量)显示页。 页。点击 图标,进入‘Cuboid Fluxes Comp1 查找在 Y-low 面上的 “Comp1 Comp1”中的最小,最大和平均 surface to surface (S-S S-S S-S)温度,并纪录如下: 最小温度 Min. Temp.: _______°C _______° 最大温度 Max. Temp.: _______°C _______° 平均温度 Mean Temp.: _______°C _______° Resistances 使用向前翻页图标 ,进入页‘Resistances (阻尼)。注意可通过 Resistances’ Resistances Net 每个‘Resistances (阻尼)的‘Net Volume Flow (净流量)察看流入和 Resistances’ Flow’ 流出系统的气体流量。对于每个阻尼,记录如下内容: Low Y Plate 流入系统: ________ 流出系统: ________ Low Z Plate High Z Plate ________ ________ ________ ________

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FLOTHERM V7 Introductory Training Course 练习 4 模型细化 备注: 如果您为方便起见要改变单位设置,可在上述练习中,选择菜单
Edit/Units](编辑/单位)并将‘Unit Class / Unit Class’(单位类型)项选为变量 [Edit/Units Edit/Units VOLRATE VOLRATE。

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检查表窗口中的体积流量值现报告单位为 cfm。

PM Model/Modeling / 回到项目管理窗口(PM PM)中,选择菜单[Model/Modeling Model/Modeling](模型/建 模)。 Radiation Radiation On’(考虑 在’Radiation Radiation’(辐射)项的三个可选项中,选择‘Radiation On 辐射) ,引入模型的辐射。 Store 同时,选中‘Store Surface Temperatures Temperatures’(保存表面温度)。 OK 点击‘OK OK’(确定)退出此对话框。

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FLOTHERM V7 Introductory Training Course 练习 4 模型细化 Structure Chassis Radiation 在“Structure 组件中,右键点击“Chassis Structure” Chassis”,进入‘Radiation Radiation’(辐 射)。 New 点击 ‘New (新建)创建一个新的辐射属性。 New’ Sub-divided 100mm”。 将这一属性命名为 “Sub-divided 100mm Surface Sub-divided Radiating’并输入值 在‘Surface Surface’(表面)项中选择‘Sub-divided Radiating Subdivided 100mm 作为其‘Subdivided Surface Tolerance Tolerance’。 OK 点击‘OK OK’退出此对话框。 Attachment Default All’(缺 通过将窗口底部的’Attachment Attachment’(应用于)项设置为‘Default All Attach 省为全部)并点击‘Attach (应用于)可将这种属性应用于箱体的各 Attach’ 个面。 将同样的辐射属性应用于两个 PCB 板。 Exchange ) 现在,‘Exchange Factor Calculator Calculator’(交换因子计算器) 活了。点击它开始交换因子辐射计算。 计算结束,点击 况求解。 被激

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运行标准 CFD 求解器。再次对考虑辐射的情

Sub-divided Radiating’ 备注:‘Sub-divided Radiating 所指的表面辐射不是均匀的,而是 考虑了每 100m 范围的空间温度变化。

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FLOTHERM V7 Introductory Training Course 练习 4 模型细化 PM DB 求解收敛之后,再次点击项目管理窗口(PM PM)或绘图板(DB DB)中图标 启动 Visual Editor。 依前文所述的过程观察结果并纪录如下: 记录元件温度: MB_Comp1 = _________ C DB_Comp_t1 = _________ C 下列点的位置和温度值。 最低温度 Min. temp. ______°C. in. ______° Location : 位置 X: __________, Y: ___________, Z: ___________ 最高温度 Max. temp. ______°C. ______° 位置 Location : X: __________, Y: ___________, Z: ___________ 在 Visual Editor 创建一个 surface 曲面温度云图。 在‘Select Mode’下,点击模型附件空白处,取消任何选择。然后现 在 PM 中选种两个 PCB 元件,接着在 Visual Editor 中按 面温度云图。 做曲

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PM 在项目管理窗口(PM PM)中,点击图标 .再次打开表格窗口。 Like before, note the following information: 与前面一样,注意察看以下信息: Comp1 1.对于 PCB1 上的“Comp1 Comp1”,纪录 Y-low 面的 surface-surface 温 度。 最小温度 Min. Temp _______°C Temp.: 最大温度 Max. Temp _______°C Temp.: 平均温度 Mean Temp _______°C Temp.:

将上述结果与不考虑辐射场时计算所得的结果进行比较。

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