Flotherm高级培训:Compact Model
30minFlomerics中国代表处

Compact Models
  为何在系统级分析模型中建立建立Compact Model?
–加快求解
  减少网格数量
  叠代次数减少(传热问题简化)
–更加容易建模和修改调整模型
  可以用Compact Model来替代的组件
–电源
–散热器
–滤网,EMI屏蔽罩
–电路板
–热交换器

  对于流动的模型简化
–使用Cuboids替代完全无孔实体
–使用体积阻尼(设定适当损失系数)替代多孔组件对于传热的模型简化
–除散热器外均可以采用热源(附上发热量参数)
–对于散热器,在基板表面设置传热系数(通过风洞分析)
  数值风洞(仅对流动)
–在没有压降损失参数时采用的方法
–用于检验体积阻尼参数设定
–例如:建立单板Compact Model (*)
  数值风洞(仅对流动)
–使用具有典型应用范围的固定流设置(200 to 800 ft/mn) 用Command Center (CC)实现变速控制功能
–针对每个采用的流速测量相应的压力损失ΔP
  ΔP 是在固定流中简易测量的平均压差(Flomotion) 或者, 在进出口设置监控点,测量两侧的压力
–将ΔP和速度参数记录在Notepad file文本中并上传到用户支持页面即可(www.flotherm.com).
 flotherm.com/support/supp/webparts/advanced_resistance/Compact Models
 数值风洞(仅对流动)
–在风洞中定义同等效应的体积阻尼(在无流体可通过的方向设置较大的损失系数来替代(A=105, B=0))
–重新在风洞中分析体积阻尼产生的压力差ΔP,比较详细模型和compact模型的差异.
 Compact Model发热体简化方法
–设置与体积阻尼相同尺寸的体积热源
–将热功耗值设为物体总的实际发热量
–这个方法可以应用于任何物体(散热器除外)

 在系统热分析中采用compact models替代详细模型

 散热器
–采用不同的固定流速度在Command Center 进行分析(e.g. 200 to800 ft/min)
–在散热器基板底部设置一个压扁热源(与实际发热值相同),热源方向指向散热器
–获取散热器基板上表面平均温度TH.S.BaseTop 和热流qH.S.BaseTop (使用Flomotion 和Tables) 散热器在数值风洞中模拟的网格划分设定
Fin本身采用两个网格单元
在fin之间采用4-5网格单元(获取f更精确的压力损失值)

 具有热负载的散热器(e.g.散热器安放在器件上表面)
–在Command Center 针对不同流速计算出散热器的热阻值
–以.csv文件格式存放数据结果
  速度以(m/s or ft/min)存在第一柱状栏中;热阻(K/W or F.hr/Btu)存在第二柱状栏.

 具有热负载的散热器
–在风洞中删除散热器的散热片,仅保留基板
–在散热器基板上表面创建一个表面换热属性
- 传热模式中选择“Volume”
- Extent of Heat Transfer 选择fin的高度
-在“Specified Profile”中导入.csv文件
 具有热负载的散热器
–重新验算散热器compact model来验证是否与详细模型具有同样的性能参数

热管

 什么是热管?
–热管包括真空腔体,芯结构及工作工质三个部分.
–腔内气液会处于一个平衡状态. 在蒸发端液体被加热汽化,压力提高.在压差的作用下蒸汽流到压力较低冷凝端进行凝结,释放汽化潜热.. 凝结液体通过内芯的毛细作用流回蒸发端.这样往复循环进行,达到传热效果.
 热管在Flotherm中是无法直接建模,因为其中有复杂的相变过程.
 热管模型最大的特点是用小温差(温度梯度)可以进行传递较大的热量.
 Thermacore 在FLOTHERM网站上提供了一些相关的文章描述建模的方法
–flotherm.com/technical_papers/t263.pdf
–flotherm.com/technical_papers/t235.pdf
 总体来说, 热管建模有三个主要部分
–热管铜壁面可以用相同厚度尺寸的Cuboid替代
–在Cuboid附上材料属性copper
–蒸汽流动空间即热管空心部分可以用同尺寸的Cuboid来建模.
–设置高热传导系数(50,000 W/m.K)替代蒸汽
–确认vapor Cuboid 在Project Manager中位为copper Cuboid下方.
–wick 可以在铜与vapor Cuboids用Collapsed Cuboid 或表
面属性来建模
–设置厚度为1 mm及导热系数为40 W/m.K
 前面讲述的方法可以作为普通建模型的基本方法
 核实供应商所提供的准确参数(如wick的厚度和导热系数),可能有所差别
–这些参数对热管的性能参数有很重要的影响
–比如, Thermacore 中提到的(t235 ) 当采用高热流密度时,wick 热导率可以提高50%
 不要忽略其他热阻
–热管是如何在散热器中进行安装的?
–热管是如何和元件相接触的?
 在某些条件下,热管的性能要衰减
–弯曲
–压扁
–与热管供应商确定参数
 Vapor chamber 散热器也可以参照此方法进行建模
热管
Heat Pipe Wick Structure : Grooved, Screen Mesh,Sintered,Fiber
Mass Production Diameter : D= φ4, φ5, φ6, φ8, φ10
Production Length : L= 80 ~ 350 mm

Flotherm资料下载: FLOTHERM软件高级培训PPT.pdf

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