热仿真软件的使用可分为以下核心步骤,结合具体工具特性进行说明:
一、建模阶段
几何建模 - 使用软件提供的基本几何体(如长方体、圆柱体)或智能元件(如散热器组件、电子元件)构建模型。例如,在Flotherm中可通过智能元件快速导入预设的散热器结构,或使用Cuboid、Prism等基础几何体组合复杂形状。
- 对于复杂模型,可结合FLoMCAD导入外部CAD文件,但需注意模型简化以避免网格崩溃。
材料与边界条件设置
- 为每个组件分配材料属性(如热导率、比热容)和功耗参数。支持批量设置相同材料的Assembly,减少重复输入。
- 定义边界条件,包括体边界的热量输入/输出、面边界的对流换热系数及环境温度。
二、参数输入与求解
参数配置
- 输入材料参数、功耗参数和环境参数。部分软件(如Simcenter Flotherm)提供预定义环境库,可直接选用。
- 对于多物理场仿真(如电池热管理),需设置电化学参数与热场耦合关系。
求解器选择与运行
- 选择合适的求解器(如笛卡尔网格、智能网格划分技术),并设置时间步长和迭代次数。部分软件支持自动调整步长以避免发散。
- 运行仿真并保存中间结果,以便后续分析。
三、结果分析与优化
结果可视化
- 使用切平面、等值面、流线等可视化工具分析温度分布、流场特性。例如,在Aavid Smart-CFD中可自定义可视化形式。
- 结合流场分析优化散热结构,如调整鳍片形状或材料参数。
后处理与优化
- 通过曲线分析、敏感性分析评估设计性能。例如,分析不同材料对温度分布的影响,或优化功耗分布。
- 支持参数化设计,通过调整参数快速获取多组仿真结果。
四、注意事项
模型简化: 合理使用智能元件(如电阻模型替代复杂结构)减少网格数量。 软件选择
验证与迭代:通过实验验证仿真结果,根据反馈调整模型参数。
通过以上步骤,可系统完成热仿真分析,并优化设计方案。