还用再去烦热的问题吗？

“对我来说，能够在工程设计前期与电子设计工程师密切合作是很重要的，只有这样，我们才能在仍然有机会改变元件布局布线和电路板设计的时候检测和确定各种热设计解决方案，例如：添加铜介质层或热过孔以降低主要元件的温度”。

通常情况下，工程师们会采用现成的设计方案，创新的设计仅作为第二位考虑。鉴于要在有限的时间内生产出合格的元件，工程师们不得不采用他们知道的解决方案，而无法对各种可选设计方案进行试验。
这不仅应用于冷却系统，PCBs及其它电子元器件的热分析，而且还用于各种机械和电气元件的设计。传统方法对元件进行热分析所用的时间限制了重复设计的数量，不能达到工程师所希望的要求。如果可能，工程师会考虑更多情况，相应的也会需要多次的重复设计。
  但是，如果我们可以从完整的交互式元件库中创建这一系列设计方案，并能在传统设计所用的时间内完成对它们的测试，工程师们就可以突破这一束缚，开拓更多全新的方法解决热问题，优化元件的热性能，生产出更高性能的元器件。
  Flomerics公司的Flotherm是业内领先的热分析软件，它的设计级分析工具正可以提供上述功能。自七八十年代起，Flomerics公司就从事热流体分析软件的开发研制，主要针对专业化的工程项目，对生产力基本没有影响。Flotherm软件是八十年代后期诞生的，它是第一个商业性的热分析软件，即便不是专家，也能通过Flotherm软件的热流体分析获得有利于生产的解决方案。

  正如所有流体分析软件一样，Flomerics公司的热分析软件也是基于Navier Stokes流体力学经典公式（该公式根据十九世纪著名的工程物理学先驱法国的Claude Navier和George Stokes的名字命名）。Navier从事实际应用领域诸如工程，弹性和流体机械等方面的研究。1821年，他为解决非压缩流体力学问题的Navier-Stokes经典公式建立了最初的算法和基本公式，1822年，他建立了粘性流体公式。他不仅是道路桥梁建筑方面的专家，而且他还是提出吊桥理论的第一人，在此之前，吊桥仅是一种实验性的理论。
  George Stokes是爱尔兰数学家、物理学家。他研究流体力学，弹性固体，弹性介质波以及波的衍射。尽管生于Navier之后，但他在推动流体力学研究和建立支持流体力学的数学原理的公式上却发挥了不容忽视的作用。
  Navier-Stokes经典公式是建立在流体非压缩性特性的基础上，它阐述的是质量、动量和能量在经历任何过程后都不会减少。如果对一物体施加外力，它会在力的作用点以同等大小的力反作用于施力物体。将这一过程分为有限单元，就像在进行有限元分析时划分网格一样，我们认定任一外力通过此模型的同时会对相邻元素产生累积作用力。
  非压缩流体的Navier Stokes方程是流体力学机械设计的数学理论的一个里程碑，它可以解决许多复杂的流体问题和热问题，在CAD设计领域中称为计算流体力学。实际上，它是介于根据可逆理论分析大系统分子相互作用的Liouville方程和用于许多工程科学（从航空设计到气象预报）中紊流分析的复杂模型中间的一种分析方法。
  在Flomerics的案例中，基本元的划分基于Navier Stokes公式中假定的笛卡尔网格—其它流体分析公司采用四面体网格划分，与FEA中使用的方法相似。
  Flomerics公司最近版本的软件又有了另一方面发展，在设计级分析过程中结合了三个基本概念，目的是要满足电子工业中工程设计人员的特殊需要—设计流程整合，快速优化设计以及过程集成化。
设计流程整合
  热分析过程的主要部分是创建分析模型—装配所有的电气元件。设计流程整合就是使用常见模型的库，并结合模型的性能，从而加快对高级模型的定义。用户不用从零开始自建模型，只要通过Flomerics公司的SmartParts工具就可以从库中直接组装。Flomerics公司的软件还提供了与MCAD和EDA设计工具之间的数据转换功能，因此用户可以导入已创建的模型进行热分析。
快速优化设计
  快速优化设计加快了分析模型的速度，可以在原先仅能求解一个解决方案的时间内分析一系列的解决方案。这样，用户就可以选择最佳的设计方案了。结合设计流程集成化，整个设计分析过程就会变得非常强大。
  为了加快设计速度，Flotherm拥有自动网格划分功能。另外，Flotherm还允许通过网络进行分布式计算，为热分析过程中复杂的求解过程提供了非常强大的处理能力。
过程集成化
  热分析可能被其它因素影响，例如：电磁兼容性，可靠性和应力。过程集成化就是创造一个能够解决内部相关的设计问题的环境，在这个环境下，各专业独立的设计团队可以针对问题的各个方面进行合作，从而在短期内得到一个最优的解决方案。
VALEO ELECTRONICS
如果您到Flotherm的网站上浏览一下，您会发现Flotherm对热问题的解决方案覆盖了工业设计中相当大的范畴。这一软件是大多数从事电气电子元器件和设备生产的公司所需要的设计工具。在自动化领域中，Valeo电子连接系统公司就是这样一个客户。
Valeo法国分公司需要确定电子发动机控制单元的可靠性，这个控制单元决定着一个引擎冷却风扇的转速。该公司已广泛地使用了Flotherm软件，并决定再次用它解决这种特殊的热仿真问题。这种电子发动控制单元是一个密闭的由铝和塑料制成的箱体，置于一个极端恶劣的环境中—距离发动机很近，而且环境温度高达120度。Valeo的工程师Marc lliozer使用热仿真和红外成像能够既快又准地预测控制单元内部敏感元器件的温度，并确保所有的元件能够在所要求的温度范围内工作—尤其是确保它们的可靠性。
在修正板上的关键元件的位置之前，在设计过程一开始就进行详细的，板级热仿真。Marc说：“对我来说，能够在早期与电子设计工程师紧密合作是非常重要的，只有这样，我们才能在仍然有机会改变元件布局布线和电路板设计的时候检测和确定各种热设计解决方案，例如：添加铜介质层或热过孔以降低主要元件的温度。”
“通过这种方式，我们可以快速的找到一个既满足电子设计要求又符合热设计要求的最终解决方案”整个设计过程，采用热仿真和测量法相结合的方式，使用红外照相机和热电耦测量法验证热仿真结果。我们可以看到即使针对的是PCB板上铜布线这样的详细模型（其处于一种被称为“Joule heating焦耳加热”现象的非线性加热环境中）和元件自身热传导性随温度改变的情况，红外测量结果和热仿真结果都有非常好的一致性。
Marc还说：“这些比较证实了Flotherm软件预测的温度是正确的，这使我们充分相信发动机控制单元的样机完全符合散热要求。同时，仿真使我们不仅加快了设计而且优化了设计，减轻了产品重量，从而降低了生产成本。对于像控制单元这种大批量生产的产品，所节约的成本是相当可观的。”

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