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热仿真帮助解决热耗率1.7 kW的 14U 机箱散热难题

日期:2012-06-19

FLOTHERM 软件仿真1.7kW的14 U数据通信机箱内部空气流动和申博场

Amphenol Total Connection Solutions (TCS) 使用Flomerics公司的 Flotherm软件解决了热耗率1.7 kW的14 U机箱散热问题。Amphenol的工程师Chris Heard对产品进行了仿真,其中包括了14个100 W 和2个150W的PCB板。Heard说:“这个项目很好的展现了在设计过程的初期如何进行热仿真,从而减少后期改动所造成的花费和缩短产品上市时间。”
 
网络设备供应商构思推出一个在性能方面大为提升的数据通讯产品。但这些性能的提升是以1.7kW 高热耗率为代价的。这就使通讯中心产生严重的散热问题,因为在有限的空间内布置了很多设备并且要对风扇失效后能否继续工作进行论证。
 
网络设备供应商要求连接器供应商Amphenol TCS在概念设计阶段进行热仿真,从而验证新设备的可行性。Amphenol使用了一款内部开发名为Chassis Thermal Analyzer的阻力仿真工具来分析机箱内的空气流动。由于这个工具不考虑设备内详细的几何特征,所以很快就得到了仿真结果。Heard 评估了大量的设计方案并且选择了一个似乎能良好工作的方案。
 
这个阻力仿真工具告诉了Heard应该对机箱提供多少空气流量,但是没有就空气的温升和是否空气流经正确路径等方面提供任何的信息。为了解决这些难题,Heard使用了来自Flomerics公司的CFD软件Flotherm。
 
Heard说:“Flotherm比我们内部开发的仿真工具更进一步的对整个机箱进行仿真。我可以指出机箱中某处的散热量以及空气流动形式和通过机箱时的温升。我们使用Flotherm已经长达16年并且可以得到很高的仿真精度。由于我们绝大多数客户也使用 lotherm软件,所以我们可以很方便的和他们交换仿真模型。”
 
Heard使用Flotherm的enclosure来建立外壳。他使用Flotherm中的PCB SmartPart来建立PCB板,而不是建立PCB的所有几何特征。之所以使用PCB SmartPart来定义PCB板,主要是因为这个SmartPart可以通过输入参数来快速定义。同时使用这个SmartParts可以降低模型的复杂程度,从而减少仿真计算的时间。
 
Heard说:“这个仿真结果证明新14U通讯产品所产生的热量可以成功的进行冷却,同时也可以满足NEBS的要求。网络设备制造商非常自信的开展了进一步的研发,因为他们知道散热问题不会延误整个项目的开发。当获得更多设计信息之后,设备制造商再一次进行了仿真计算,做了一些细小的改动后成功的将没有散热问题的产品投入到市场中。”
 
FLOMERICS
 
FLOMERICS公司创立于1988年,是全球第一个开发专门针对电子设备热设计仿真软件的公司,自1989年推出FLOTHERM电子热分析软件以来就一直居于市场领导地位并引领该行业的技术发展。目前FLOMERICS公司还是一家在伦敦股票交易所上市的高技术软件公司。在1999年,FLOMERICS公司还兼并了在时域电磁场分析方面全球领先的KCC软件公司,推出了全球首个系统结构级电磁兼容仿真软件FLO/EMC,目前FLO/EMC和FLOTHERM软件已实现完全无缝和同一界面的协同设计,可共享几何模型,令结构设计工程师可以快速方便地全面分析系统的散热与电磁兼容性这一对矛盾并得出符合二者要求的设计方案。
 
作为电子热分析领域技术的领导者和标准制定者,FLOMERICS公司拥有业内数量最大的电子热分析专家队伍,FLOTHERM不但是全球第一套专业电子散热分析软件,也是目前唯一拥有参数化和目标驱动优化设计功能、全球标准IC封装热分析模型库(Flopack)及CAD模型自动热等效简化功能的软件,其中Flopack芯片封装热分析模型已被美国JEDEC组织考虑作为全球唯一的IC标准热模型。FLOMERICS公司一直并会继续领导全球电子散热设计技术的发展。
 
Flo/EMC是目前全球唯一专业面向系统级电磁兼容分析的仿真软件。FLO/EMC采用先进的时域传输线矩阵法(TLM),只需要一次求解就可以得到系统在整个频域的响应曲线。它非常适合进行系统和子系统级的屏蔽效能分析、辐射性能分析以及散射参数分析。可以直接获得时域响应曲线、屏蔽效能曲线、三维的空间电磁场分布图及随相位和空间位置变化的动态效果图、表面电流分布图以及辐射方向图等分析结果。
 
Microstripes是功能强大的三维电磁计算仿真软件。Microstripes三维电磁场分析软件采用高级时域传输线矩阵(TLM)求解Maxell方程组。在时域通过冲击脉冲激励,可以一次性求解出系统整个宽频的响应。Microstripes友好的图形操作界面,独特OCTREE网格划分技术等特点使其成为分析复杂、电大尺寸天线及微波官网模型电磁场特性的理想工具。
 
申博 (可以读作“Trister”)是FLOMERICS公司兼并的MicReD公司研发制造的先进的热测试仪,用于测试半导体芯片组的热特性。申博运用先进的JEDEC静态试验方法(JESD51-1),通过改变半导体芯片组的输入功率,从而使该芯片组从“冷”状态转变为“热”状态。在变化过程中,申博测试出芯片的瞬态申博响应曲线,仅在几分钟之内即可分析得到关于该芯片组的全面的热特性。
 
EFD是无缝集成于主流CAD软件中的通用CFD分析软件,EFD分析:包括CAD模型建立、自动网格划分、边界施加、求解和后处理等都完全在CAD软件界面下完成。整个过程快速高效,EFD直接应用CAD实体模型,自动判定申博区域,自动进行网格划分,无需对申博区域再建模。EFD基于当今主流CFD软件都广泛采用的有限体积法开发,它比其它基于有限元法开发的CFD软件更适合于做申博分析。
 
依据独立的第三方调查显示,目前全球80%以上的电子产品散热及EMC设计工程师都在依靠本公司的FLOTHERM & Flo/EMC软件进行电子散热与电磁兼容性设计与分析,客户包括大型跨国电气产品制造商、全球所有位于前十位的PC/工作站/大型计算机制造商、所有主要的电信交换设备和网络设备制造商、所有主要的半导体制造商以及申博申博及军事领域内最主要的供应商。
 
FLOMERICS公司在全球40几个国家和地区都有分支机构或分销商从事市场与技术支持,其中英国、美国、法国、德国、意大利、瑞典、中国、日本、韩国、新加坡、印度等地区都拥有全资分支机构,覆盖了全球所有主要的电子生产、研发地区。

 

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