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案例六 电源箱体
一. 案例描述
案例二演示了如何用软件自带的建模功能建立比较规则的服务器机箱，主 要是为了说明软件自带的各种智能化器件的建立及运用。在实际产品中，我们经 常会遇到含有不规则外形器件的箱体。本例演示一个电源模块如何建模、求解及 后处理的全过程。有如下知识点需要关注：
1. 利用 CAD 接口直接导入整个组件，不规则的外壳也可以直接导入。
2. 建立实体分组以便于管理。
3. 利用转换功能将 CAD 实体转换为智能化器件。
4. Mos 管的处理。
5. 以颜色区分不同的材料。
6. 定义各向异性材料。
7. 建模和计算都需要大约半小时。
二. 建模过程
建立强迫对流模板
打开软件，点击 File >> New >> Forced Convection，建立一个强迫对流的模
型。
导入 CAD 文件
点击 Import >> 3D CAD Model，将 STP 文件导入求解域当中。
按 A 键切换到俯视图，用鼠标拖拽 Group 轮廓中心的蓝点将组向求解域内 拖动。
拖拽求解域边缘上的绿点以适当缩小求解域
按 F 键切换到下面视图，调整求解域竖直方向上的尺寸。
确保整个组件都位于求解域的内部。
三. 定义物性参数及划分网格
特性参数主要是指材料和功耗的定义，我们先将所有实体都定义为统一的 材料钢，再分别更改不是钢材料的物体。
定义整体的材料
进入 Object Panel 在 Solid Obstruction 种类上右键，选择 Select All，将所有 实体全部选中。
进入实体的属性表，在 Cooling >> Material 中选择所有实体材料为钢。在 Geometry 中勾选 Ignore Collision Detection，并将导入体网格精度 Minimum Cell Size 改为 0.2mm。
选中外壳部分和把手，右键新建 Group Obstruction，将它们放到一个单独 的组里。
将新建的 Group Obstruction 隐藏。
创建 MOS 分组并定义属性
与上一步中的操作类似，当结构树中的物体群组关系不明确时，为了便于 管理，我们可以将物体放到不同的组里。以 MOS 管为例，先按 A 键切换到俯视 图便于操作，然后用鼠标画框将 MOS 管的几个物体全部包括在内，完成选择。
对这些物体执行建立 Group 的操作。
Group 的名字可以在属性表里自定义。
双击 MOS 管的 Group 或者选中后点击 Show in New Tab，生成独立视图。
选中几个 MOS 管的外壳部分，将材料更改为材料库中的 Typical Encapsulant。
选中 spreader 和管脚部分将其材料更改为铜。
选中 4 个 TIM，从材料库中选择导热系数为 2.5W/（mK）的 Typical Die Attatch 材料赋给它们。
选中 die 部分，并将功耗设定为 1W，材料更改为 Silicon（硅）。
与此类似，将左面带有散热器的体积最大的 MOS 也建立一个组。
利用同样的操作分别定义外壳、管脚的材料。
散热器部分的材料定义为铝。
几个 die 材料定义为硅，功耗定义为 1W。
调整物体优先级
上一步中的 MOS 组中含有若干个实体，MOS 的外壳部分与内部的热源是 有重叠的，必须要注意优先级的调整。选中几个外壳实体，在其属性表里 Identification 中进行批量命名，点击 Name 后的“a”字符弹出批量命名对话框， 输入名字的共同部分为“Case”，增量部分起始数为 1，则几个物体分别被命名 为 Case 1—Case 4。
我们注意到 Case 1 现在已经在组中最靠上的位置，即其优先级最低，我们 依次选择 Case 2—Case 4，按键盘上的 Ctrl+↑把它们调整到组内靠上的位置，注 意只能一个一个地调整。
如下图，调整完毕。
同样地，左侧的 MOS 组也将 Case 部分调整到优先级最低。
创建变压器分组并定义属性
与此类似，将变压器部分也放到一个组里。
将线圈部分定义为铜材料，其他部分保持不变。
将四个线圈功耗定义为 3W。
创建 Choke 分组并定义属性
同样地，将 Choke 部分的所有实体选中并建立新组。
将线圈部分材料更改为铜，线圈的功耗在此我们忽略。本书焦耳热的案例 中有如何设置电流，进而计算产生的功耗的过程，用户可参考之。当然如果知道 线圈的功耗直接设置功耗进行计算是最方便的。
创建电容组并定义属性
选中几个电容实体并创建一个新组。
新建一个材料。
新材料的 Conductivity 中的 Type 选择 Planar Isotropic，即平面各向异性， 法向导热系数设为 1，平面向导热系数设为 25。材料的密度更改为 2500，比热 更改为 1000，这两项只在瞬态计算时会起作用，如果只作稳态计算，可以保持 默认值不变，对计算没有影响。
将刚才建立的新材料赋予这几个电容。
此时，会出现错误提示提醒有导入体被定义了各向异性材料，需要注意材 料法向的定义。点击 View，将 Object Axes 即物体坐标轴选中。
以最大的电容为例，选中它，其高度方向应为材料法向，查看物体坐标轴 是 Y 方向。因此，在其 Cooling 属性里选择材料法向为 Y，大电容的功耗设置为 3W。
同样方向的共三个电容均这样设置。
朝向不同的几个电容其材料法向则应设置为 Z。
体积较小的几个电容功耗设置为 0.5W。
定义其他部分
定义下图中接插头和塑料部分材料为 ABS 树脂。
定义 PCB 上的其他几个器件材料为 Typical Component。
