Flotherm高级培训:瞬态分析 Transient
段宗宪 Flomerics中国代表处
热仿真http://www.refangzhen.com 25min

Flotherm瞬态分析
  开机瞬态;
  关机瞬态;
  故障瞬态:冷却设备发生故障,如风扇失效;
  变化功耗的瞬态;
  变化环境温度的瞬态;
  初场;
  材料密度+比热容;
  时间步上的离散;
瞬态所需要的参数:

瞬态特性
TC=ρ V Cl/kA
时间常数:热阻*热容
经验公式：开机经过5*TC时间后，固体大致达到热平衡。

瞬态特性
时间常数的求解方法：t时刻一固体的温度值估计公式，可借助该公式求解TC：

Flotherm瞬态分析步骤
1) 同稳态分析一样建立求解模型(材料的密度和比热容)；
2) 设定求解初场；
3) 设定瞬态变化物理量(变功耗变环境温度其它)；
4) 划分求解时间步；
5) 设定需保存结果的各时间步；
6) 求解分析；
7) 后处理；

Flotherm瞬态的初场
初场的定义：
2)Initial Variables；
1)Global System Settings；
3)Subdomain

Global System Settings的功能:
1)初场(优先级较initial variables小)
2)边界条件(优先级较ambient小)
3)浮升力、辐射计算基准

Initial Variables:
1)定义一固定值的初场
2)调用其它计算好的结果作为初场
模型可以不一致,网格必须一致

Subdomain:
定义求解域内不同值的物理量

瞬态分析必须保证密度和比热容属性的存在!!
瞬态参数-密度、比热容
Thin Plate
Compact Component
2R model
V7.1新功能：热容网络模型

任何Collapsed的Cuboid或Enclosure
Wall都不具备热容属性
芯片的双热阻模型或热阻网络模型也不具备热容属性

瞬态函数的设定
Transient Function
变化物理量=稳态设定值* Transient F

Flotherm瞬态函数的设定
采用曲线输入
函数形式输入

时间步的划分
Total Transient Time:
Start Time:设定整个瞬态求解的起始时间
End Time:设定整个瞬态求解的终止时间
Transient Solution Period:
Start Time:本次求解时瞬态计算起始的时间
Duration: 最大充许的时间步
Keypoint Tolerance:最小充许的时间步

软件会自动跟据瞬态函数的周期和忽变点上划分时间步

变化环境温度的设定
流体物性的计算
如果环境温度变化太大：
Fluid Property选择Ideal Gas Law而非Constant
1)流体的物性应随温度值变化
2)自然浮升力的计算应基于变化的流体密度

瞬态分析的收敛性
最大迭代次数N的设定必须合理，否则每一次计算如果都无法完全收敛，则每一个时间步都必须计算完最大的迭代次数N。
最好采用收敛准则：
Monitor Point Convergence For Temperature
收敛准则：采用稳态收敛准则
因瞬态计算包括非稳态项在内，故时间步的划分同网格的划分一样，都会对计算的误差起影响，同网格一样，时间步也必须足够密到能够描述所发生的变化

瞬态分析的收敛性
总功耗=稳态功耗值* Transient F
收敛准则=稳态功耗值/200 !!!!!
例：某总功耗为200*F(t)W，设定方法如下两种：
1)稳态功耗值=200, F(t)=X[0,1]，收敛准则为1W
2)稳态功耗值=1, F(t)=X[0,200]，收敛准则为0.005W
注意：在瞬态分析中，如果某一时间步上的计算没有良好的收敛，则计算的误差会累积到以后时间步的计算当中。

瞬态分析的后处理
FLOMOTION
1)首先在解算前必须保存某时刻点的计算结果,Menu[Model->Save Transient Data]
2)FLOMOTION后处理调入相应时刻点的温度场,Menu[File->Load Time Data]
3)Table后处理调入相应时刻点的温度场, Menu[Edit->Mode->Display Result->Display Transient Data]
瞬态分析的后处理Profile中,可借助Monitor Point描述出元器件某处温度随时间的变化关系

Flotherm资料下载: FLOTHERM软件高级培训PPT.pdf

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