风扇的定义
选中风扇实体执行原地复制命令,快捷键为 Ctrl+D 键。
将复制品转换为智能化器件 Fan。
可以看到转换得到的 Fan 位置发生了偏移,以原风扇为基准将二者体中心 对齐即可。
由于原风扇实体不参与计算,而是转换得到的 Fan 参与,将原实体卸载。 注意 Fan 的出风口直径和 Hub 直径要与实际风扇一致。在这里,我们不做更改, 使用默认值。
用 EXCEL 制作一个包含如下数据点的 CSV 文件,并导入作为风扇的曲线, 注意横纵坐标的单位。
注意风扇是朝机箱内部吹风的,如果风向不对,需要把其旋转 180 度。
PCB 部分的定义
选中两个 PCB 实体,同样利用转换功能将其转换为智能化器件 PCB。
在其属性表里将它们设置为 5 层板。
芯片的定义
利用转换功能将芯片实体转换为智能化器件 Component。
芯片的功耗设置为 0.5W。
以颜色来区分材料
当模型中用到比较多的材料时,为避免某个物体被赋予了错误的材料,我 们可以定义某个材料为特定的颜色,这样在视图中很直观地就能发现物体对应的 材料。以本例中的钢材料为例,先在结构树中选中它,在其属性表里 Display Option 中打开 Choose Custom Colour 选项,然后在 Colour 后面点击,并在弹出 的对话框中选择某个颜色即可。
下面是将不同材料分配不同颜色后的模型,例如,黄色的器件材料均是铜。
划分及查看网格
先生成一下网格并查看,选中 Solution Control 并调整 XYZ 几个方向的网 格切面到合适的位置。
几个电容和靠近风扇的滤波器的网格比较粗糙,需要适当加密一下。选中 电容新建 Grid Control。
在 Grid Control 的属性里将 Direction 更改为 Geometry Based,勾选 Apply To Fluid,Maximum Size In Outside Fluid 一项更改为 1mm,Extend In Outside Fluid 一项更改为 2mm。这样加密的目的在于仅细化流固交界界处的网格,既能良好 地捕捉物体外形,又能降低网格数量。设置完毕后将 Grid Control 显示属性更改 为 Hidden。
同样对滤波器进行类似加密,不同之处在于设置了 Apply To Inside Fluid 一 项,电容内侧没有孔,所以不用设置此项,而滤波器内部有孔,用来细化内部流 固边界。
而对于接插头和把手这样对计算没多大影响的物体,Modelling Level 可以 设置为 Approximate 即近似的,其上面的网格将会比较粗糙,节省总体网格量。
如果将网格切面调整到 PCB 和芯片的位置,可以看到其表面软件会自动细 化网格,无需手动操作。这就是我们前面使用转换功能得到智能化器件带来的好 处。
改进网格质量
查看 Solution Control 属性里的 Grid 属性,或者在视图区查看网格,有时候 会生成一些细长的网格,Maximum Aspect Ratio 和 Maximum Expansion Ratio 两 个值在 100 以上,表示部分网格质量较差。
如需限定这两个代表网格质量的值,可以勾选 Apply Smoothing,输入想要 限定在多少数值以下。在本例中这两值均限定为 20 以后,效果如下图。需要注 意的是,一般这两个值在 100 以下,很少会发生由于网格质量引起的不收敛的情 况。如果 Smoothing 限定在 10 以下的数值,网格数量可能会急剧增加。
四. 开始计算并查看计算结果
设定监控点
计算时软件会自动监控芯片的温度曲线,而本例中有一些发热的实体软件 是不会自动监控的,我们可以手动为其建立 Sensor 这样,计算过程中,它们的 温度曲线也会出现。
我们利用查找功能一次性选中所有产生热量的实体。在视图区空白处点击 一下,确保不要选中任何物体。这样做的目的是将查找的范围锁定在整个求解域, 而不是局部的范围。如下图所示,物体种类菜单中选择 Solid Obstruction,物体 属性选择 Heat Dissipated,属性满足的条件选择“> 0W”。
查找得到的发热体右键菜单中建立 Sensor,Sensor 会自动位于物体的体中 心。注意像线圈这些物体中间是空的,可以将其 Sensor 手动移动到其固体部分 上。
设定环境温度
环境温度保持为默认的 20 度不变。
调整风扇松驰因子
对于有风扇的模型,有时候会遇到风扇流量曲线振荡无法收敛的情况。这 时候需要调整风扇松驰因子,在 Solution Control 的属性表里找到 Device
Relaxation,将 Adjust Flow Rate Relaxation 勾选,并把 Flow Rate Linear Relaxation
值设为 0.1。在热管散热器案例中也有调整此因子的详细过程,用户可参考之。
开始计算
点击 Solve 图标开始计算,经过大约半小时左右(视具体硬件配置不同而 异),计算收敛。
查看温度云图
将外壳隐藏掉后,点击 Results >> PCB Plot >> Cooling System >> Surface Temperature 加载 PCB 图层温度,PCB、芯片等物体会显示温度。
点击 Results >> Chassis Plot >> Cooling System >> Surface Temperature 加载
Chassis 图层温度,导入的固体实体默认是属于 Chassis 图层的,所以会显示温度。
也可以选中某些物体生成独立视图并显示其温度,在温度彩条上右键设定 局部温度可以更容易区分当前物体上的温度对比。具体操作方法在其他案例(如 球泡灯案例)中已有描述,在此不再重复。
外壳部分的温度云图如下图所示。
查看温度云图完毕后,将两个图层切换回 Solid Outlined 状态,显示原始实 体视图。
查看流线图
选中风扇为其建立 Streamline Plot。
在流线属性表里可以调整其疏密、显示的变量等属性。
在结构树中 Streamline Option 里可以调整流线单元大小。