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Simcenter FloTHERM XT

繼承 FloTHERM XT在電子散熱模擬的成功經驗與 FloEFD 無縫分析的獨一特色,研發出嶄新的熱流分析軟體 - FloTHERM XT

FloTHERM XT軟體簡介
隨著電子產品的開發週期縮短,高密度分布的元件設計,與散熱設計需求朝向複雜造型的散熱模組規畫。總總的趨勢對於熱流工程師在前期模擬規劃、機構設計等都是一種無比艱辛的考驗。因此Mentor Graphics MAD彙集齊下兩大熱流分析軟體的優點,繼承FloTHERM在電子散熱模擬的成功經驗與FloEFD無縫分析的獨一特色,研發出嶄新的熱流分析軟體 - FloTHERM XT。
FloTHERM XT導入SolidWorks作為熱流模擬的前處理器,提供熱流工程師可直接匯入機構工程師所提供的CAD檔案,例如SolidWorks、Pro/ENGINEER、STEP、IGES等檔案,省去在自行建模所耗費的時間,並提供FloTHERM著名的Smartpart元素讓使用者快速建立分析模型。在網格技術的處理上使用FloEFD的處理器 - EFDsolver。在計算流體力學分析中,公認最穩定的結構性網格(Structured Mesh),有著優異的計算精度與速度。因為結構性網格為六面體網格,對於複雜的分析外型在配置網格需要更多的建構手法,也會耗費較多的時間。因此EFDsolver使用穩定的結構性網格搭配沉浸邊界法(Immersed Boundary)來解決複雜幾何外型的網格配置,保留更多的模型細節,呈現高質感的熱流分析報告。

FloTHERM XT軟體主介面
 
FloTHERM XT 特徵優勢
FloTHERM XT 結合 FloTHERM 經驗與 FloEFD 強大的網格技術,讓熱流工程師應用於所有產品開發中的熱管理模擬規劃,對於任何複雜外型的設計都可透過FloTHERM XT輕易達成分析目的。此強大的熱流分析軟體其極具關鍵的產品優勢在於:
  1. 強大的 CAD 檔案支援度
  2. 高效能的前處理介面
  3. 智慧型零件(Smartpart)支援建模與強大的內建資料庫
  4. FloTHERM 基因:可匯入 FloTHERM 的分析資料 PDML 與 PACK 檔
  5. FloTHERM 基因:支援 FloTHERM Pack 所提供的 2-resistor 與 Delphi 模型
  6. 支援EDA電子電路設計檔案
  7. 獨特網格技術解決複雜幾何的網格配置
  8. 簡易操作的後處理與高品質的圖像呈現
  1. 強大的 CAD 檔案支援度
支援機構設計最原始的繪圖檔案,如 SoidWorks、Pro/ENGINEER 與 CATIA,亦支援所有電腦繪圖軟體的中繼檔案,例如 STEP、STL、IGES 與 ACIS 等。完全省去一般熱流軟體與機構設計檔案在檔案溝通上所需要的轉換流程,百分之百套用機構工程師所繪製的圖檔來進行熱流分析。

FloTHERM XT 支援檔案格式

  1. 高效能的前處理介面
使用電腦繪圖軟體 SolidWorks 作為 FloTHERM XT 的前處理器來建構分析所需要的模型外型,設定熱流邊界條件。優勢在於:
  • 直接支援電腦繪圖檔案,無須經過任何轉換介面。
  • 透過電腦繪圖優異的圖形處理能力,呈現高品質的圖形外觀
  • 可直接修改分析零件的外型,達到機構設計與熱流管理的無縫分析流程。

  1. 智慧型零件(Smartpart)支援建模與強大的內建資料庫
提供多種智慧型零件(Smartpart),包含方塊物體、散熱鰭片、風扇、熱管與電路板等,快速建立分析模型。使用 Smartpart 物件,輸入相關參數,例如幾何尺寸、材料屬性、發熱條件等,使用者在建模過程中就可以設定所有熱流分析相關條件,加速分析時程,也不會遺漏掉必要的設定條件。
智慧型零件與內建資料庫
透過 Smartpart-Heat sink 快速建立散熱鰭片外型

智慧型零件與內建資料庫

 

透過Smartpart-Heat sink快速建立散熱鰭片外型

 

  1. FloTHERM 基因:可匯入 FloTHERM 的分析資料 PDML 與 PACK 檔
FloTHERM XT 可承接 FloTHERM 分析的建模與條件設定檔,直接轉換無需其他中繼介面。此功能可讓 FloTHERM 使用者延續累積多年的模擬參數,縮短新軟體建置熱流分析經驗所需要的時間。

FloTHERM XT 分析模型與介面

 

  1. FloTHERM 基因:支援 FloTHERM Pack 所提供的 2-resistor 與 Delphi 模型
FloTHERM Pack 所建立的等效熱阻模型可透過 PDML 或 PACK 檔的方式匯入 FloTHERM XT,並保留所有設定條件。

  1. 支援EDA電子電路設計檔案
  • 提供 FloEDA 介面可直接匯入電路設計軟體 Expedition 檔案
  • 支援 IDF 檔案
  • 支援 PADS 檔案

  1. 獨特網格技術解決複雜幾何的網格配置
產品設計往往會有著漂亮的曲面造型,讓產品質感上升,提升消費吸引力。但對於工程分析來說,漂亮的曲面造型意味著需要更加精密的分析技術。在熱流模擬分析中,網格的建置與結果有著絕對的關係,良好的網格配置將可正確地預估產品的熱管理趨勢。但因複雜的曲面設計對於網格的建立是具有相當大的難度,配置精細網格捕捉外型,需耗費極大的計算資源。考量計算資源,簡化物件外型來達到節省網格的配置是一般最通俗的做法。過度的簡化所造成的外型失真與精度折損都是熱流工程師所不希望碰見的問題。如下圖所舉例子,網格的配置將關乎到外型的捕捉精度。

因此 FloTHERM XT 為解決熱流工程師在網格建置上的困難處,採用結構性網格(Structured Mesh)搭配沉浸邊界法(Immersed Boundary)的 partial cell 技術來計算複雜幾何造型的物質介面。此技術已於 Mentor Graphics MAD 另一項熱流分析軟體FloEFD採用多年,技術成熟穩定。在物質介面,不論是固液介面或是固體與固體介面都使用partial cell技術來計算,再複雜曲面造型都可輕易計算。

  1. 簡易操作的後處理與高品質的圖像呈現
  • Cut plot:透過切剖面得到網格配置、溫度與速度場分佈
  • Surface plot:元件表面塗佈溫度場或網格配置,呈現出高質感的熱流分析報告
  • Particle plot:獲得流體流線運作圖,提供熱流工程師流場規劃的評估。
  • 自動書面報告生成器:自動化生成數據報告,包含網格設定、邊界條件設定與分析結果數據整理報表

Cut plot 呈現溫度與速度分佈圖

Surface plot 與Particle plot呈現熱流分析結果

自動化生成書面報告,包含所有分析數據
因此做為FloTHERM XT的使用者可帶來幾點優勢:
  • 產品開發初期可使用Smartpart配置概念設計(concerpt)。
  • 使用FloEDA或匯入IDF檔案導入電子電路設計發熱因素。
  • 直接匯入機構設計檔案,作為產品開發末端的最終驗證。
  • 將會是機構設計(MCAD)與電路設計者(EDA)的溝通橋梁。

FloTHERM XT使用者扮演的角色

FloTHERM XT – FloEDA
FloEDA 能夠快速、簡單地將詳細的 PCB 數據導入 Simcenter Flotherm XT 中,並使用已導入的材料和 IC 熱性能來減少時間和工作量。導入的板模型完全準備好進行熱分析,並提供多個建模級別,以匹配模擬的速度和精度,從 EDA 設計流程中提供詳細信息。此外,該軟件還包括一個強大的“編輯 EDA 數據”功能,可導入新的 EDA 文件,同時保留組件功率和模型類型,使得保持熱模型與 EDA 設計流程同步變得容易。

Flotherm XT Package Creator
不論是汽車運輸、航空航天、電子半導體還是消費品等各種產業,電子產品的複雜性都在不斷提高,產品複雜度增加的同時,設計產品的時間和預算卻在縮短,而功率密度卻在增加。這讓高效地排除熱問題變得更加困難,這些問題可能會導致性能和可靠性問題,並可能引起安全問題。
FlothermXT Package Creator 可以幫助熱工程師在幾分鐘內創建準確的詳細熱模型,支持快速、高保真度的熱設計,讓公司更快地完成熱設計活動,並且不需要重新製作印刷電路板。

 

 
FloTHERM XT 在產品開發中所佔有的地位
FloTHERM XT 使用 CAD(電腦輔助繪圖軟體)作為熱流分析的前處理器,優勢在於強大的 CAD 支援能力,省去由機構設計圖轉換成熱流分析模型所耗費的時間,並可即時修改零件尺寸,提供給機構設計者優化後的零件檔案,達到機構設計與熱流分析的無縫分析流程。並提供支援電子電路設計檔案的匯入,考量電路設計所需要的散熱設計。搭配獨特網格技術輕易解決複雜幾何外型的網格計算配置,尤其是在消費性電子產品設計越趨複雜的當前,唯有承繼 FloTHERM 廣大的電子散熱經驗的 Mentor Graphics MAD 所開發的 FloTHERM XT 是最佳的選擇。
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