1、FLOTHERM V6 Introductory Training Course Tutorial 4FLOTHERM/China /01/06 V6 Issue 1.0 Page 1练习题 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。练习题 4 模型细化Load(读取) “Tutorial 3” 并将它保存为 “Tutorial 4”。将title (标题)设为 “ Refined model of the set top box”。在改进 set-top box(置顶盒)模型的过
2、程中，我们对练习 3 中的PCB 板和元件进行更加详细的建模.在项目管理窗口(PM)中，对名为 “Electronics” 的组件和简单部件“PCB 1”进行扩展。将 PCB 板的名称由“PCB 1:0“改为“PCB 1“。删除位于 PCB 1 上的元件“Component”。我们现在要定义此Apply over 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。选中“PCB 1”，点击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)FLOTHERM V6 Introductory Training
3、 Course Tutorial 4FLOTHERM/China /01/06 V6 Issue 1.0 Page 2练习题 4 模型细化右键点击此元件进入Construction菜单。并更名为“Comp1” 。为此元件分配一个 7.0W 的功率。定义位置：Xo=35mm Yo=30mm 选择Top(位于 PCB 板上部)；尺寸：Xo=25mm, Yo=25mm, Zo=7mm.。将Modeling Option (建模选项)选项设为Discrete ( 离散)并选择Solid Component (固体元件 )。 在Component Material (元件材料)项中点击Material
4、(材料)并在弹出的窗口中点击New (新建)创建一种新的材料。.定义这种材料的名称为“ Lumped Chip” 并给它一个 Constant (恒定的) 热传导系数值 20W/mK 。点击OK退出此对话框并在Material Selection(材料选择) 列表中选中“Lumped Chip”点击 Attach(应用于)，将这种材料应用于元件“ Comp1”。 点击OK(确定)退出 PCB Component对话框。依上述步骤，在“ PCB1”上创建以下元件 :FLOTHERM V6 Introductory Training Course Tutorial 4FLOTHERM/China
5、/01/06 V6 Issue 1.0 Page 3练习题 4 模型细化备注:1. “General” 是 Apply over board(均布于整个板)，所有其它的元件都是 Discrete (离散)和Solid Component(固体元件)。2.“General”不需要材料属性。其他元件都要应用“Lumped Chip“材料属性。 3. 使用 Pattern(阵列)选项为“Comp2”创建一个 2x2 的元件阵列。.热耗 位置(mm) 尺寸(mm)PCB1(W) Xo Yo Side Xo Yo ZoGeneral 3.5 0 0 Top 190 210 50.5 35 105 Top
6、 20 20 2Comp 2生成一个 2 x 2 的阵列模型，Pitch(间距)为 Xo = 40 mm, Yo = 35 mmComp 3 1.0 130 35 Top 20 20 4Comp 4 1.5 130 65 Top 25 25 2展开 “PCB 2 ”。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。FLOTHERM V6 Introductory Training Course Tutorial 4FLOTHERM/China /01/06 V6 Issue 1.0 Page 4练习题 4 模型细化备注:1. 在创建上述元件之前要删除原有的器
7、件。(在此是“Component:0”和“ Component:1”)。2. Gen类元件是Apply over board (均布于整个板)的，它没有任何材料属性。3. 其他元件均为Discrete (离散)和 Solid Component(固体元件)，并有 “Lumped Chip“的材料性能。如果您愿意，可以在此求解这一模型，并与练习 3 中 PCB 板的平均温度进行比较。您会发现，建立了Discrete (离散) 和Solid 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: _热源
8、位置(mm) 尺寸(mm)PCB2(W) Xo Yo Side Xo Yo ZoGen_bot 1.0 0 0 Bottom 150 90 3Comp_b1 1.0 75 15 Bottom 15 15 3Gen_top 1.5 0 0 Top 150 90 3Comp_t1 1.0 35 55 Top 15 15 3Comp_t2 0.5 95 25 Top 10 10 2FLOTHERM V6 Introductory Training Course Tutorial 4FLOTHERM/China /01/06 V6 Issue 1.0 Page 5练习题 4 模型细化在项目管理窗口(P
9、M)中，展开 “Structure”(结构)组件。右键点击“Chassis“，进入 Construction菜单。将Modeling Level(建模级别 )项从Thin( 薄) 改为 Thick (厚)。 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。在项目管理窗口(PM)中，选中 PCB1 下的“Comp1”并在 实体调色板中点击Monitor Point(监控点)图标 。右键点击新生成的监控点，进入Location(安置) 菜单将其更名为“MB_Comp1 ”。此监控点位于“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
10、用户能够动态的跟踪求解过程以确保其逼近合理值。 FLOTHERM V6 Introductory Training Course Tutorial 4FLOTHERM/China /01/06 V6 Issue 1.0 Page 6练习题 4 模型细化重复上述步骤，在 PCB2 子组件的元件“Comp_t1 ”内部设置一个监控点。命名为 “DB_Comp1” 。FLOTHERM V6 Introductory Training Course Tutorial 4FLOTHERM/China /01/06 V6 Issue 1.0 Page 7练习题 4 模型细化进入System Grid(系统
11、网格)对话框并使用Medium (中等)网格设置。保存此项目，选择菜单Solve/Re-initialize( 求解/重新初始化)重新初始化，并运行Sanity Check(错误诊断)。有关Block Correction 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。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。FLOTHERM V6 Introductory Training Course Tutorial 4FLOTHERM/China /01/06 V6 Issue 1.0 Page 8练习题 4 模型细化求解收敛之后，打
12、开 FLOMOTION。通过在整个求解域创建温度，速率和速度的Plane Plots(可视化平面图)来观察结果。不要忘了，创建平面图需要您点击图标 。使用观测值图标 ，在已创建的平面上探测系统内的温度值。创建平面之后，您可以通过键盘热键“w” 将模型的显示模式转换为线框结构，这样您就可以看到机箱内部的情况了。通过选择菜单Values/Result Ranges(数值/结果范围)寻找整个求解域中最热的点并在Scalar (标量)选项中选择Temperature(温度)，Options(选项)设为Overall Solution Domain(全部求解域) 并选中 Display(显示)。模型中显
13、示出一个红色星号和一个蓝色星号，分别表示模型最热和最冷的点。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: _FLOTHERM V6 Introductory Training Course Tutorial 4FLOTHERM/China /01/06 V6 Issue 1.0 Page 9练习题 4 模型细化在项目管理窗口(PM)中，点击图标 打开表格窗口。选择菜单Edit/Select( 编辑/选择)并在打开的
14、列表中的Results(结果 )项中选择Solid Conductors(固体导体 ) 及其下Smart Part Details(简单部件详细 )。 同时还要选择Collapsed Resistance(压缩阻尼) 及其下Smart Part Details (简单部件详细)。点击OK ( 确定)退出对话框。使用图标 和 对表格窗口中显示的结果进行向前向后翻页。点击 图标，进入Cuboid Fluxes(立方体热流量)显示页。查找在 Y-low 面上的 “Comp1” 中的最小，最大和平均surface to surface (S-S)温度，并纪录如下：最小温度 Min. Temp.: _C
15、最大温度 Max. Temp.: _C平均温度 Mean Temp.: _C使用向前翻页图标 ，进入页Resistances (阻尼) 。注意可通过每个Resistances (阻尼)的Net Volume Flow (净流量)察看流入和流出系统的气体流量。流入系统的流量: _流出系统的流量: _FLOTHERM V6 Introductory Training Course Tutorial 4FLOTHERM/China /01/06 V6 Issue 1.0 Page 10练习题 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
16、位)并将Unit Class (单位类型)项选为变量VOLRATE。.回到项目管理窗口(PM)中，选择菜单 Model/Modeling(模型/建模)。在Radiation(辐射)项的三个可选项中，选择Radiation On(考虑辐射) ，引入模型的辐射。同时，选中Store Surface Temperatures( 保存表面温度 )。点击OK( 确定)退出此对话框。FLOTHERM V6 Introductory Training Course Tutorial 4FLOTHERM/China /01/06 V6 Issue 1.0 Page 11练习题 4 模型细化在“Structur
17、e” 组件中，右键点击“Chassis ”，进入Radiation(辐射)。点击 New (新建) 创建一个新的辐射属性。 将这一属性命名为 “ Sub-divided 100mm”。在Surface(表面)项中选择Sub-divided Radiating并输入值100mm 作为其 Subdivided Surface Tolerance。点击OK退出此对话框。通过将窗口底部的Attachment(应用于)项设置为Default All(缺省为全部)并点击Attach (应用于)可将这种属性应用于箱体的各个面。将同样的辐射属性应用于两个 PCB 板。现在，Exchange Factor Ca
18、lculator(交换因子计算器)被激活了。点击它开始交换因子辐射计算。计算结束，点击 运行标准 CFD 求解器。再次对考虑辐射的情况求解。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。FLOTHERM V6 Introductory Training Course Tutorial 4FLOTHERM/China /01/06 V6 Issue 1.0 Page 12练习题 4 模型细化求解收敛之后，再次点击项目管理窗口(PM )或绘图板(DB )中图标 打开 FLOMOTION。依前文所述的过程观察结果并纪录如下：下
19、列点的位置和温度值。最低温度 Min. temp. _C. 位置 Location :X: _, Y: _, Z: _最高温度 Max. temp. _C. 位置 Location :X: _, Y: _, Z: _同时，点击图标 在 FLOMOTION 中的Plot 项中选择Surface (表面)作为显示类型。点击Create(创建)创建一个新表面，选中 Display Scalar (显示标量)并选择Temperature (温度)作为显示的标量。确定并选择对象，比如 PCB 板，将它们Add (添加) 到此平面上。在项目管理窗口(PM)中，点击图标 .再次打开表格窗口。FLOTHERM V6 Introductory Training Course Tutorial 4FLOTHERM/China /01/06 V6 Issue 1.0 Page 13练习题 4 模型细化与前面一样，注意察看以下信息：1.对于 PCB1 上的“ Comp1”，纪录 Y-low 面的 surface-surface温度。最小温度 Min. Temp.: _C最大温度 Max. Temp.: _C平均温度 Mean Temp.: _C以及2.流入系统的流量: _流出系统的流量: _ 将上述结果与不考虑辐射场时计算所得的结果进行比较。End of Tutorial 4
