賦予客戶群體獨特需求的個性化產品灌輸了對多種設計模型的需求。在對這些模型進行原型設計之前，會使用有限元分析 (FEA) 和/或計算流體動力學 (CFD)工具對其性能進行測試。在這些測試中，有多個實例將 FEA 工具與 CFD 進行比較。需要注意的是，FEA是使用數值方法的分析類型，而 CFD 使用一種這樣的數值方法對流體流動問題進行建模。如果正確使用或根據應用，數值方法可以提供準確的解決方案。使用這兩種工具的技術訣竅和經驗有助于區分哪種工具適合特定應用。FEA和CFD都可以解決熱問題，但解決不同的物理場時，求解精度存在差異。 

使用 CFD 進行熱分析

CFD 工具廣泛用于流體流動問題的熱分析，其中詳細分析了對流和輻射傳熱。在進行CFD分析時，幾何結構得到了很大程度的簡化。去除了幾何的復雜特征；僅考慮發生流動的表面。由于流體動力學都是關于流體體積的，因此 CFD 分析中使用的數值方法是有限體積法 (FVM)。

在 FVM 中，偏微分方程的體積積分使用散度定理轉換為表面積分。FVM 是 1D 或 2D 有限差分法的體積模擬；它通常用于流動或通量問題，例如 3D 中的平流或擴散。此外， Navier-Stokes 方程中的非線性對流項使 CFD 解決方案適用于涉及流體流動的熱問題，主要是因為對流傳熱僅在存在流體的情況下發生。

使用 CFD 工具，可以分析固體域和流體域之間的熱傳遞。這被稱為共軛傳熱 (CHT)。CHT 模型有效地用于冷卻應用。在熱交換器中，強制對流用于冷卻管內的熱流體，由壁隔開，其中傳導是管外壁和內壁之間的熱傳遞模式。強制對流有助于在 CHT 模型中實現高傳熱率。使用 CHT 方法，直接計算壁的傳熱系數，而不是根據經驗公式進行簡化。 

使用 FEA 進行熱分析

FEA 使用有限元法 (FEM)，主要用于求解固體中的傳導熱傳遞。從熱學角度來看，FEA 以簡化的方式考慮對流和輻射效應，并為傳熱系數設置邊界條件。FEA的缺點是收斂性和穩定性。在非自伴隨 3D 非線性偏微分方程系統中，FEA 解可能會變得不穩定并偏離真實解。這是由于控制方程中的特定非線性項引起的。這使得 FEA 無法解決流體流動傳熱問題。

FEA 主要用于結構分析，并補充 CFD 原型測試以進行多學科系統分析。用于應力分析的熱應變加載是 FEA 用于熱分析的一個示例。

耦合 FEA 和 CFD

我們周圍的大多數能源系統都結合了不同的能量形式，因此有必要在不同層面評估系統。例如，飛機輪胎在轉彎時的熱機械行為會因摩擦而在滑道上產生熱量；該分析有助于研究橫向摩擦與散熱之間的關系，以避免熱失控。

為了在多學科層面解決問題，Cadence 不斷致力于開發和獲取能夠實現系統級分析的解決方案。其中一款產品是我們的內部Celsius Thermal 求解器，它結合了 FEA 和 CFD 工具來處理 PCB 設計的流體流動和電熱方面。我們擁有用于筒倉流體流動解決方案的 Fidelity CFD 軟件，我們最近對Cascade 技術的投資也提供了端到端的 CFD 工作流程。

有關 Cascade Technologies 的更多信息，請訪問其網站。

單擊下面的按鈕了解有關 Cadence Fidelity CFD 解決方案的更多信息 - 

文章來源：cadence博客