電子散熱仿真軟件大全-介紹

2017-06-06  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)


在電子技術(shù)發(fā)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(chǎn)生的設(shè)備過熱問題逐漸成為了導(dǎo)致電子設(shè)備故障的重要原因。因此在設(shè)計(jì)階段,如何利用仿真軟件對(duì)產(chǎn)品散熱設(shè)計(jì)進(jìn)行最大限度的優(yōu)化成為了電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重中之重。

目前,在電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)行業(yè)內(nèi)使用的CFD熱學(xué)仿真軟件主要有:Flotherm,Icepak和6SigmaET,下面將對(duì)幾款熱分析軟件進(jìn)行簡單的功能對(duì)比分析:

1.Flotherm:

Flotherm是由美國Mentor Graphics公司(現(xiàn)成為Siemens公司旗下產(chǎn)品)設(shè)計(jì)開發(fā)的專門針對(duì)電子器件/設(shè)備熱設(shè)計(jì)而開發(fā)的仿真軟件,作為一款強(qiáng)大的應(yīng)用于電子元器件以及系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)的三維仿真軟件。在任何實(shí)體樣機(jī)建立之前,工程師就可以在設(shè)計(jì)流程初期快速并簡易地創(chuàng)建虛擬模型,運(yùn)行熱分析以及測試設(shè)計(jì)進(jìn)行更改。Flotherm采用先進(jìn)的 CFD (計(jì)算流體力學(xué))技術(shù),預(yù)測元器件、PCB 板以及整機(jī)系統(tǒng)的氣流、溫度以及傳熱。

電子散熱仿真軟件大全-介紹ansys結(jié)果圖片1

特點(diǎn)分析:

網(wǎng)絡(luò)技術(shù):

  • 笛卡爾結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格;

  • 非連續(xù)嵌入網(wǎng)格技術(shù)和Cut Cell網(wǎng)格切割技術(shù);

  • 支持多層網(wǎng)格嵌套與局部加密;

  • 半自動(dòng)網(wǎng)格劃分技術(shù)與Smart-Parts對(duì)象關(guān)聯(lián)相結(jié)合;

  • 占用的內(nèi)存和CPU資源少.

模型庫

  • 軟件原廠商完成大量電子器件熱模型方法的研發(fā);

  • 有大量智能部件(Smart-Parts),可直接在Flotherm中進(jìn)行參數(shù)化建模;

  • 詳細(xì)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(fēng)扇等眾多專業(yè)廠家產(chǎn)品性能庫以及電子冷卻分析專用材料庫.

CAD接口

  • 允許直接使用CAD模型;

  • 可在Flotherm中直接建模;

  • 可使用Smart-Parts進(jìn)行參數(shù)化建模分析.

EDA接口

  • 支持IDF 格式讀入;

  • 支持直接讀入Allegro、BoardStation 和Expedition及CR5000等EDA 軟件PCB 模型的詳細(xì)信息;

  • 并可過濾選擇各種器件的導(dǎo)入.

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求解器

  • 采用Cutting-edge數(shù)值方法和多重網(wǎng)格技術(shù);

  • 健壯的收斂性,求解可靠,一次求解成功,無數(shù)值假擴(kuò)散;

  • 執(zhí)行Multi‐grid計(jì)算核心;Segregated Conjugate Residual算法等.

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瞬態(tài)計(jì)算

  • 可以設(shè)置不均等的時(shí)間步長,避免在不必要的計(jì)算周期過渡加密時(shí)間步長

后處理

  • 云圖、等值面圖、矢量圖、跡線圖、動(dòng)畫、溫度梯度;

  • 享有專利的傳熱瓶頸(Bottleneck )和熱流捷徑(Shortcuts);

  • MSOffice后處理報(bào)表.

自動(dòng)優(yōu)化功能

  • 支持DOE、SO、RSO優(yōu)化設(shè)計(jì)方法;

  • 全球電子熱分析軟件,唯一真正具有自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)能力的軟件;

  • 不但可以優(yōu)化設(shè)計(jì)散熱器等關(guān)鍵器件,還能夠進(jìn)行如PCB板的器件布局優(yōu)化、通風(fēng)口位置及形狀優(yōu)化風(fēng)扇選型及安裝位置優(yōu)化等各種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化.

仿真測試一體化接口

  • 可與熱瞬態(tài)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(shù)據(jù)校準(zhǔn)仿真模型.

多物理場耦合

  • 與Mentor Graphics HyperLynx®PI,可以計(jì)算電源完整性和詳細(xì)PCB的焦耳熱;

  • 通過MpCCI FSI Mapper結(jié)合,可板的器件布局優(yōu)化、通風(fēng)口位置及形狀優(yōu)化風(fēng)扇選型及安裝位置優(yōu)化等各種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化.

用戶界面

  • 工程化的用戶界面,視覺上比較接近實(shí)物的畫面

  • 面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù),專業(yè)針對(duì)電子熱分析的參數(shù)化模型,工程化的參數(shù)定義

優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié);

  • 電子器件庫豐富;

  • 求解快速可靠;

  • 笛卡爾網(wǎng)格適合電子系統(tǒng)散熱分析;

  • 可以自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì);

  • 支持EDA與MCAD接口;

  • 后處理豐富.

2.ICEPAK

ICEPAK軟件由計(jì)算流體力學(xué)軟件提供商Fluent公司,專門為電子產(chǎn)品工程師定制開發(fā)的專業(yè)的電子熱分析軟件。是專業(yè)的、面向工程師的電子產(chǎn)品熱分析軟件。借助Icepak的分析,用戶可以減少設(shè)計(jì)成本、提高產(chǎn)品的一次成功率,改善電子產(chǎn)品的性能、提高產(chǎn)品可靠性、縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間。

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特點(diǎn)分析:

網(wǎng)格技術(shù)

  • 需結(jié)合外部的網(wǎng)格生成器;

  • 對(duì)網(wǎng)格的劃分有嚴(yán)格的要求;

  • 需要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行反復(fù)與細(xì)致的進(jìn)行調(diào)試才能生成較高質(zhì)量的網(wǎng)格.

模型庫

  • 風(fēng)扇、PCB、機(jī)箱等少量器件庫.

CAD接口

  • 允許直接使用CAD模型.

EDA接口

  • 支持IDF 格式讀入.

求解器

  • 使用Fluent有限體積法的通用CFD求解器;

  • 求解功能受限,不具有太陽輻射計(jì)算功能.

瞬態(tài)計(jì)算

  • 時(shí)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(dòng)畫.

自動(dòng)優(yōu)化功能

  • 采用梯度算法進(jìn)行優(yōu)化.

仿真測試一體化接口

  • 不具備與測試硬件的聯(lián)合功能.

多物理場耦合

  • 通過ANSYS WORKBENCH實(shí)現(xiàn)ANSY產(chǎn)品相關(guān)的多物理場耦合.

用戶界面

  • 界面單薄.

優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)

  • 后處理豐富;

  • 電子器件庫單一;

  • 通用求解器功能有限;

  • 網(wǎng)格質(zhì)量難控制;

  • 不可自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì);

  • 不可直接讀入PCB模型.

3.6SigmaET

6SigmaET是英國Future Facilities公司專門為數(shù)據(jù)中心和電子設(shè)備設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)散熱分析工具。

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特點(diǎn)分析:

網(wǎng)格技術(shù)

  • 笛卡爾結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格;

  • 非連續(xù)嵌入網(wǎng)格技術(shù)和Cut Cell網(wǎng)格切割技術(shù);

  • 不支持多層網(wǎng)格嵌套與局部加密;

  • 同等條件下網(wǎng)格數(shù)量多,占用的內(nèi)存和CPU資源少;

模型庫

  • 智能型模型對(duì)象:包括PCB、Chip Sockets、Resistors、Capacitors、Card、Drivebays及溫度控制的風(fēng)扇(軸流式及離心式).

CAD接口

  • 允許輸入STL格式3D圖檔

EDA接口

  • 支持IDF 格式讀入.

求解器

  • 執(zhí)行Multi‐grid計(jì)算核心.

瞬態(tài)計(jì)算

  • 時(shí)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(dòng)畫、溫度梯度.

自動(dòng)優(yōu)化功能

  • 無優(yōu)化功能模塊.

仿真測試一體化接口

  • 不具備與測試硬件的聯(lián)合功能.

多物理場耦合

  • 不具備該多場耦合功能.

用戶界面

  • 友好的GUI使用界面;

  • 單一窗口中就可完成所有模型的構(gòu)建及參數(shù)設(shè)定,模型樹清楚呈現(xiàn)對(duì)象之間的關(guān)系.

優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)

  • 后處理豐富;

  • 求解器功能單一;

  • 網(wǎng)格數(shù)量難以控制;

  • 不可自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì);

  • PCB模型導(dǎo)入處理工作量大.


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