電子CFD的案例
數字孿生技術中CFD降階方法在電子設備散熱分析中的應用
為此，我們提出了降階模型（ROM）的工作思路，將本應數十分鐘甚至上百小時的CFD仿真流程簡化，進化為秒級（甚至毫秒級別）的響應效率，從而為數字孿生技術提供高效實時的虛擬映射結果。
圖1.三維CFD降階模型技術路線圖
電子設備散熱模擬中降階模型的技術路線
電機中的定子電磁噪聲主要受兩方面的因素影響，電磁激振力和相應激振力引起的結構響應及聲輻射，以下對引起噪聲的定子電磁力的解析表達及相應的振動和聲輻射的研究情況進行綜述。
依據圖1中的技術路線，首先將液冷設備的三維CAD模型進行修復和簡化，隨后抽取流體區域并設定邊界命名。這一部分前處理工作與常見的CFD電子散熱仿真沒有任何區別。值得一提的是，靜態降階模型（Dynamic ROM）也可以使用CAD模型特征（如零件尺寸、布局、陣列數量等）作為初始輸入參數，但是會增加計算的規模，不做討論。
圖2-1 液冷板的幾何模型
圖2-2 液冷板的網格情況
隨后劃分網格并導入到Fluent中進行邊界條件與物理模型設定。目前的ANSYS CFD靜態三維降階模型只能通過單獨打開的Fluent軟件來構建訓練數據，因此還不支持通過Workbench進行集成仿真分析。
訓練數據的生成方法
設定好Fluent計算案例后，我們需要通過新增的ROM技術來完成訓練數據的選擇和生成。主要需要以下三個步驟：
①選擇輸入變量，此部分內容必須從已有的自定義參數中選擇。
②選擇輸出變量，選擇輸出的場數據，分別選擇對應的邊界名稱（面邊界或計算域均可）和變量。
③輸入訓練數據生成點，需要分別指定每個工況下，所有輸入參數的取值，以及迭代步數等內容。
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圖1三維CFD降階模型技術路線圖
電子設備散熱模擬中降階模型的技術路線
電機中的定子電磁噪聲主要受兩方面的因素影響，電磁激振力和相應激振力引起的結構響應及聲輻射，以下對引起噪聲的定子電磁力的解析表達及相應的振動和聲輻射的研究情況進行綜述。
依據圖1中的技術路線，首先將液冷設備的三維CAD模型進行修復和簡化，隨后抽取流體區域并設定邊界命名。這一部分前處理工作與常見的CFD電子散熱仿真沒有任何區別。值得一提的是，靜態降階模型（Dynamic ROM）也可以使用CAD模型特征（如零件尺寸、布局、陣列數量等）作為初始輸入參數，但是會增加計算的規模，不做討論。
圖2 液冷板的幾何模型與網格情況
隨后劃分網格并導入到Fluent中進行邊界條件與物理模型設定。目前的ANSYS CFD靜態三維降階模型只能通過單獨打開的Fluent軟件來構建訓練數據，因此還不支持通過Workbench進行集成仿真分析。
訓練數據的生成方法
設定好Fluent計算案例后，我們需要通過新增的ROM技術來完成訓練數據的選擇和生成。主要需要以下三個步驟：
①選擇輸入變量，此部分內容必須從已有的自定義參數中選擇。
②選擇輸出變量，選擇輸出的場數據，分別選擇對應的邊界名稱（面邊界或計算域均可）和變量。
③輸入訓練數據生成點，需要分別指定每個工況下，所有輸入參數的取值，以及迭代步數等內容。需要注意的是，數據點的分布需要通過ANSYS Design Xplorer或者Optislang來生成。
展開 電子電器設計中的CFD仿真解決方案
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全文共1565個字，預計閱讀時間5分鐘
在我們的生活中，電子電器產品無處不在。衣、食、住、行、用等生活的各個領域幾乎都和它們有著密不可分的關系。隨著科技飛速發展，現代電子產品更新速度極快。這對于消費者來說是狂歡，而對于產品設計者來說大概就是噩夢了。
隨著電子電器產品要實現的功能越來越完備，結構越來越復雜，其中要綜合考慮的設計因素眾多。最好的狀態就是在產品投入生產之前，設計者能夠科學合理地預測產品性能。在硬件方面，CFD仿真給出的解決方案則能夠幫助設計者完成這一目標。
總體來說，CFD仿真可以在兩個方面為設計者提供科學計算后的數據，包括電子電器產品的散熱性能以及電磁兼容性能。
散熱性能
簡單來說，CFD做的事情就是能夠通過一系列的物理學公式直接計算出產品在不同工況條件下能夠達到的溫度。
隨著電于技術的不斷發展，組件的物理尺寸愈來愈小，組裝密度也隨之增加，高熱密度的形成成了一股不可抗拒的發展趨勢，由于高溫將會對子元器件的性能產生有害的影響。譬如過高的溫度會危及半導體的結點。損傷電路的連接界面，增加導體的阻值和形成機械應力損傷。因此確保發熱電子元器件所產生的熱量能夠及時排出，是系統組裝的一個重要方面。
展開 使用FloEFD進行電子散熱行業CFD分析
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【CFD教程】7分鐘學會電子機箱的強迫風冷模擬
1 案例背景
電子機箱是承載電子設備的箱體，比如電腦主機。機箱內電子元件工作會發熱，為了讓熱量及時排出，常用風扇強迫外界空氣流經機箱，進行散熱。本仿真目的是計算電子元件發熱功率及進風量一定時，機箱內的溫度分布情況，進而輔助機箱的熱設計。
本案例需要的輸入文件和參數信息如下表：
網格文件
Chassis.msh
物理模型
不可壓
湍流模型
SST k-omega
邊界條件
風速：2m/s
功率熱源8個，共計31.5W
圖1 網格模型
2 網格處理
2.1新建工程
a. 啟動AICFD 2024R1；
圖2 AICFD窗口
b. 選擇 文件> 新建，新建工程，選擇工程文件路徑，設置工程文件名，點擊“確定”。
圖3 新建工程
2.2網格導入
a. 單擊菜單欄 網格> 導入網格 ，這個模型包括機箱外殼、里面的空氣，以及內部器件。
圖4 網格導入
b. 空氣從2個圓形入口以2m/s流入，從另一側的三列長方形出口流出。
圖5 空氣流動方向
3 求解設置
3.1求解模型
a. 雙擊 求解> 求解模型，設置湍流模型。時間選穩態，流動選不可壓。方法選湍流，熱效應處勾選能量。
圖6 模型設置
b. 右擊 材料> 添加材料，本案例涉及的材料有4種，包括軟件內置的：鋁和空氣；另外2種電路板和芯片需要額外添加。
展開 電子設計巨頭Mentor Graphics公司如何利用CFD解決實際問題
利用計算流體動力學設計和選擇理想散熱器
設計電子設備時，微型器件散發到周圍環境中的熱量是一個重要考慮事項，因為熱量對其運行和使用壽命有著強大且嚴峻的影響。當電子設備過熱時，元件會以更快速度損耗、退化，超過閾值進入安全模式，隨后停止工作。最終可能引起整個系統永久性失效。因此，隨著科技不斷發展，熱管理對當今電子設備的功能和性能有著重要影響。
那么，如何管理電子設備中的熱問題呢？我們知道，熱量從一個地方傳遞到另一個地方主要有三種方法：對流、傳導和輻射。對流是指熱量從固體表面傳遞到周圍流體。傳導是指通過固體材料傳熱。對于熱傳導，材料選擇很重要，電子設備大部分使用銅和鋁等熱的良導體來快速傳熱。最后是輻射，電子設備中的熱輻射是指溫度引起的電磁輻射。通過輻射傳熱的效率遠低于傳導和對流。
圖1：散熱器周圍典型的熱傳遞
如何消除電子設備散發出的無用熱量呢？許多技術可用來散熱，但有效的是散熱器。散熱器是指CPU、圖形卡等電子系統中的大塊金屬物體。散熱器的效率高度依賴于其設計結構。為使散熱器效率最大，需要考慮一些因素。最重要考慮的是散熱器需要散掉的熱量。其次是流動特性，也就是散熱器通過的流體流量和旁通流量。再次是系統在引入散熱器之后的壓力下降。最后一點是設計，包括設計成本、是否能實際制造出來以及使用何種材料。銅的熱導率約為鋁的兩倍，但密度是鋁的三倍，因此銅只應在必要時使用。
電子器件散熱的最佳方法是將散熱器安裝到熱源表面上以增大熱源表面積。利用增大的表面積，散熱器能更有效地將熱量從熱源傳遞到鄰近流體。熱量通過傳導從熱源傳遞到散熱器，然后通過對流從散熱器傳遞到周圍流體，也可以通過輻射傳遞到周圍區域。
這些器件廣泛用于電子系統中，會釋放出大量無用的熱量。
展開 案例分享 | Cradle CFD為復雜航空電子設備提供高級熱仿真
“該系統使用COTS（商用現貨）組件，因此我們必須創建非常詳細的模型來預測消費級的電子產品在惡劣的軍事環境中的運行方式”Mr.Villers先生說。“借助scSTREAM高性能和高效的分布式并行計算功能，我們能夠快速創建超過2000萬個網格單元的非常詳細的模型，并且每天能夠進行許多設計驗證和優化迭代，包括流路優化、風扇尺寸確定、散熱器優化和放置。”結果如圖2所示：加固型數據處理系統的模型（右）顯示了與溫度分布圖和流線。記錄器單元（左）中安裝的IntelXeon?處理器的詳細熱模型顯示了一半的原始模型和一半的合成網格溫度。由于他們在scSTREAM中獲得的分析結果良好，且分析精度極高，該裝置輕松通過了認證測試，現在可以在美國海軍E-2D上使用。
CFD分析在電子行業中的作用
Mr.Villers表示，CFD分析在他所從事的行業中扮演著至關重要的角色，從可行性測試、概念設計到最終驗證過程。他解釋說：“在測試設備中復制某些我們必須應對的惡劣環境是不切實際的，而且成本很高。”另一方面，他還談到了在通常情況下進行CFD分析的困難。Mr.Villers解釋了scSTREAM如何減輕大多數行業內問題的顧慮（最常見問題，包括性價比、使用的復雜性以及結果查詢和文檔的質量）。“scSTREAM很好地解決了價格和性能方面的問題，并通過擁有友好的GUI不斷地改善用戶體驗。”他說，GUI（圖形用戶界面）對于“休閑”用戶非常重要。scSTREAM以清晰、“漂亮”的方式查看模型和可視化結果的能力也與市場上最好的CFD軟件實力相當。
scSTREAM的未來用途
Mr.Villers當前的工作領域涉及從組件到系統級的熱分析。使用CFD進行分析，可以極大地幫助國防電子系統進行熱管理、設計和鑒定。
展開 ANSYS CFD/ICEPAK 在電子、電氣熱設計和散熱分析技術高級培訓班
2016年7月13日 - 2016年7月14日
9:00 - 17:00
培訓內容：
第一天
■CFD理論及ICEPAK軟件簡介
CFD入門基礎簡介
ICEPAK軟件功能簡介
■ICEPAK軟件介紹（熟悉軟件操作界面）
模型建立
網格劃分
邊界條件
求解設定
后處理（ICEPAK后處理及CFD-POST后處理）
■PCB板熱仿真分析案例（結合軟件demo）
案例介紹
Demo演示
第二天
■機箱散熱仿真分析案例（結合軟件demo）
案例介紹
Demo演示
■ICEPAK參數化案例分析
ICEPAK參數化分析
Workbench參數化分析
■LED案例仿真分析
復雜外部模型的導入
網格如何細化設置
■答疑
培訓講師： ANSYS認證工程師
收費標準： ￥4000/人，包括培訓費、資料費、書籍費、證書費和上機費（學員食宿自理）
電腦：學員自帶筆記本為主，ANSYS公司提供12臺電腦
上課時間：2016年7月13日-14日（上午9點-12點，下午2點-5點）
上課地點：ANSYS原廠深圳分公司：深圳市福田區金田路4028號榮超經貿中心1009
點擊下載ANSYS仿真高級培訓班報名回執表
報名方式：填寫報名回執表發送Email或傳真至深圳分公司（0755-82550670）
深圳聯絡人：莊百興 18675506525 baixing.zhuang@ansys.com，0755-82552976
特別優惠：
團體報名：￥3200元/人（3人及以上）；5人報名，1人免單
ANSYS老用戶：￥3200元/人
在維護期內的用戶：￥2400元/人
提前2周報名并付款，在上述三條基礎上再優惠￥200元/
展開 全套資料領取丨計算流體力學軟件Cradle，電子/暖通CFD工程師墻裂安利
官方推薦學習內容
01
直播錄播
為提升
業內工程師
實際工程能力
，MSC官方分別針對
電路板
/
PC等電子產品設計人員、熱設計工程師、
建筑環境與暖通、制冷、供熱及供燃氣等相關專業
在讀學生
、
建筑、暖通、市政、規劃、水務等設計從業者、
其他希望學習和使用通用CFD基礎理論及應用的人員
有針對性的
推出了
兩場直播
：
《讓電子散熱仿真更高效，更簡單—幾分鐘完成機箱散熱前處理》
《無需幾何修復的快速CFD工具—建筑與暖通環境高效整體解決方案》
申請軟件試用后可聯系客服（微信號：
jishulink456）一并領取。
02
官方文檔
本文檔針對Cradle做了詳細的介紹，可免費下載。
展開 電子熱管理CFD求解：AEDT Icepak降階模型，動態熱管理及快速優化解決方案【8月5日直播】
AEDT Icepak 是 Ansys Electronics Desktop（AEDT）平臺中用于電子熱管理的 CFD 求解器。它基于 Ansys Fluent CFD 求解器，可預測 IC 封裝、PCB、電子裝配體、外殼和電力電子設備中的氣流、溫度和熱傳遞，為電子冷卻提供強大解決方案。
8月5日，Ansys官方研討會『AEDT Icepak降階模型：動態熱管理及快速優化解決方案』從AEDT Icepak降階模型出發，講解動態熱管理及快速優化解決方案，下滑預約學習??
時間：8月5日（星期二），16：00-17：00
內容簡介：在電子設備行業中，隨著3DIC（三維集成電路）技術的快速發展，動態熱管理成為確保設備性能與可靠性的關鍵。為應對傳統熱仿真方法在復雜3DIC結構中計算量大、耗時長的挑戰，AEDT Icepak的ROM（降階模型）技術提供了一種快速且高精度的熱仿真解決方案。該技術通過一維ROM和三維ROM靈活應對不同熱管理場景：一維ROM適用于簡化的熱傳導分析，三維ROM則能處理復雜的熱對流和熱輻射問題。憑借ROM技術，工程師可在不犧牲精度的前提下顯著提升熱仿真速度，加速設計迭代，為3DIC的高效熱管理提供強大支持，成為行業熱仿真領域的突破性工具。
講師：
廉海潯 | Ansys應用工程師主管
同濟大學動力工程碩士。在熱管理，多物理場耦合有豐富的仿真經驗，目前負責Icepak的產品支持及多物理場解決方案的研究和推廣。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
- -THE END- -
技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
展開 線上培訓 | Cradle CFD 熱流體仿真分析基礎培訓（2天）
Cradle scSTREAM熱流分析軟件已經為電子和建筑行業服務了三十多年。該軟件不斷推陳出新，無以倫比的友好界面和高校的求解能力是該軟件的兩大特色。前處理采用結構化網格，支持曲面捕捉（CUT-CELL）；求解器采用有限體積法；后處理可創建并編輯截面、等值面、流線等對象。擁有電子散熱及建筑領域專屬的模型，電子散熱領域如Delphi模型，Gerber數據導入，PCB板快速仿真，熱瓶頸捕捉。此次培訓強調理論和軟件操作相結合，內容以scSTREAM在電子散熱的應用為主、典型工程案例、軟件練習等，歡迎報名參加！
1 培訓目標
- 了解CFD仿真流程及規范：計算域的建立原則、網格密度分布原則、零部件簡化原則、邊界條件批處理、湍流模型選擇方法、判穩準則等等CFD熱流解析中常見的規范性問題。
- 了解電子散熱中所遇現象的分析方法：輻射、自然對流、芯片Delphi模型、焦耳熱，Gerber數據應用，PCB板快速仿真，熱瓶頸診斷等。
- 了解scSTREAM的基本功能及特點。
- 能采用scSTREAM完成電子散熱的CFD分析，如模型建立、前處理、計算過程、后處理。
- 了解scSTREAM的散熱分析的工程案例。
展開 
電子冷卻：過去、現在和未來
考慮到電子產品的尺寸和電池壽命，我們已經取得了長足的進步。看看手機；摩托羅拉設計的第一款便攜式手機只用了 30 分鐘或更少，重約 3 磅。出于顯而易見的原因，這些電話被稱為“磚塊”。當今的一些智能手機比 PC 速度更快、功能更強大。電子產品的小型化以及對高功率密度的需求增加了電子冷卻的巨大壓力。電子冷卻技術自 1960 年代就已經存在，但隨著客戶對高功率電子產品的渴望，新的熱管理技術成為滿足這些需求的先決條件。從過去可以學到很多東西，將這些知識應用到現在并進行必要的修改，并預測未來冷卻系統的需求。
回顧過去
CFD 用于電子冷卻的出現僅在 80 年代后期才開始，大約在 CFD 在空氣動力學應用中占有一席之地 30 年后。第一個用于電子冷卻 CFD 研究的工作站使用 Unix。為了使用這個平臺，熱工程師絕對有必要對流體動力學和傳熱有一個核心的了解。以綠色和黑色線框布置的幾何圖形需要數天和數周的時間來構建。每個幾何體都將表示為一組僅由矩形塊和三角柱組成的長方體。在那些日子里，一個 20,000 個單元格的網格需要數周的數字運算，在所有這些計算之后，解決方案很可能會出現分歧。
隨著時間的推移，出現了一些變化，包括對圖形界面、MCAD 和 ECAD 導入的改進，并且計算時間顯著減少。但 CFD 解決方案的幾何建模和離散化方面仍然停滯不前，并且在過去十年中沒有任何重大進展。當僅解決或改進特定應用程序的某些方面時，增長曲線通常會下降，并且這些增強功能不適合原始系統。
用 Cadence Celsius EC Solver 回憶現在
通過從零開始，Cadence Celsius EC Solver等軟件 徹底改變了電子熱仿真領域。這個軟件已經變得智能了。
展開 電力電子器件可靠性之熱設計交流會
羅曉川：碩士，海基科技熱設計工程師，具有多年電子散熱CFD仿真及測試經驗，負責熱設計相關咨詢項目及產品的技術支持，熟練使用FloTHERM\FloEFD \Fluent等電子熱設計軟件，T3Ster、PWT等熱瞬態測試工具。曾參與航天某院、中科院、匯川電機、中船重工、中電等機構的散熱咨詢項目，涉及范圍包括：含有芯片級、板級、系統級及環境級的設備在真空環境、液冷、自然對流、強迫對流等環境下的熱可靠性分析；芯片及散熱材料的熱測試。
時間：2016年5月27日
地點：北京
聯系人：趙女士
傳真：010-82324448
電話：010-82318880&608
郵箱：zhaoxm@hikeytech.com
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展開 活動報名 | 攪拌器仿真技術應用專題研討會
14：20-16：50 互動答疑
分享嘉賓
鄒劍峰（博士）
上海安世亞太CFD仿真技術專家
20年ANSYS Fluent仿真軟件使用經驗，15年ANSYS CFD軟件的售前售后技術服務工作。熟悉CFD技術在航空航天、能源化工、通用機械、電力、交通運輸、醫療器械等多個行業的應用解決方案。
高征宇
上海安世亞太CFD高級工程師
CFD及其傳熱學碩士，具有豐富的CFD及其電子產品熱仿真的咨詢經驗。有3年在韓國進行CFD、電子散熱工作的經驗，曾長期為三星，LG，現代汽車等企業及其下屬企業進行電子散熱仿真的技術支持、項目咨詢、二次開發工作。
會議地址
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地鐵6/8/11號線
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按下圖指示步行即達
展開 HyperWorks主要模塊
ElectroFlo - 電子熱CFD管理軟件
10. Multiscale Designer - 多尺度材料模型仿真
11. ESAComp - 復合材料的分析及設計
12. HyperStudy - 多學科設計挖掘與優化
13. MotionSolve - 多體系統動力學仿真
14. Tailored Solutions - 軟件定制化專家系統
15. HyperLife - 疲勞壽命與耐久預測
建模與可視化
16. HyperMesh - 市場領先的有限元前處理器
17. HyperView - CAE結果可視化與報告
18. HyperGraph - 2D&3D繪圖與數據分析
19. HyperCrash - 碰撞與安全評估
20. SimLab - 流程導向的有限元建模
21. MotionView - 多體系統建模
22. Virtual Wind Tunnel - 外流場空氣動力學
設計和專業解決方案
23. SimSolid - 無網格快速結構仿真
24. FluxMotor - 旋轉電機設計
25. Inspire - 運動仿真、結構分析與優化
26.
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