FloTHERMV8.1练习题4模型细化.doc

FloTHERM V8 Introductory Training Course Tutorial 4
练习4 模型细化
本练习指导用户改进电子机箱的表示，请完成以下步骤：
1. 用离散元件替代PCB中元件的均匀表示。
2. 增加辐射热传递处理
3. 求解和分析结果。

练习4 模型细化
Load(读取) “Tutorial 3”并将它保存为“Tutorial 4”。
将’title’(标题)设为 “Refined model of the set top box”。

在项目管理窗口(PM)中，对名为“Electronics” 的组件和简单部件“PCB 1”进行扩展。将PCB板的名称由"PCB 1:0"改为"PCB 1"。

删除位于PCB 1上的元件“Component”。

我们现在要定义此‘Apply over board’(均布于整个板)热源并将它建模为独立的元件，同时仍将其余部分保留为均匀分布热源。
选中“PCB 1”，点击‘Component’(元件)简单部件图标 ，此图标在调色板中(可通过热键F7或点击图标打开调色板)
如果对网格进行了改动会有一窗口弹出，点击‘No’（否）。

右键点击此元件进入‘Construction’菜单。并更名为“Comp1”。

为此元件分配一个7.0W的功率。
定义位置：Xo=35mm Yo=30mm 选择‘Top’(位于 PCB板上部)；尺寸：Xo=25mm, Yo=25mm, Zo=7mm.。
Continued…

将‘Modeling Option’(建模选项)选项设为‘Discrete’ (离散)并选择‘Solid Component’(固体元件)。
在‘Component Material’(元件材料)项中点击‘Material’ (材料)并在弹出的窗口中点击‘New’(新建)创建一种新的材料。.

定义这种材料的名称为“Lumped Chip” 并给它一个‘Constant’ (恒定的)热传导系数值20W/mK 。

点击‘OK’退出此对话框并在‘Material Selection’(材料选择) 列表中选中“Lumped Chip”点击‘Attach’(应用于)，将这种材料应用于元件“Comp1”。

点击‘OK’(确定)退出 ‘PCB Component’对话框。

依上述步骤，在“PCB1”上创建以下元件:
PCB1
热耗
位置(mm)
尺寸(mm)
(W)
Xo
Yo
Side
Xo
Yo
Zo
General
3.5
0
0
Top
190
210
5
Comp 2
0.5
35
105
Top
20
20
2
生成一个2 x 2的阵列模型，Pitch(间距)为Xo = 40 mm, Yo = 35 mm
Comp 3
1.0
130
35
Top
20
20
4
Comp 4
1.5
130
65
Top
25
25
2
备注:
1. “General” 是 ‘Apply over board’(均布于整个板)，所有其它的元件都是 ‘Discrete’(离散)和‘Solid Component’(固体元件)。
2.“General”不需要材料属性。其他元件都要应用"Lumped Chip"材料属性。
3. 使用Pattern(阵列)选项为“Comp2”创建一个2x2的元件阵列。

展开 “PCB 2”。

重复与我们在PCB 1中创建元件相似的步骤，为“PCB 2”创建下表中的元件。
PCB2
热源
位置(mm)
尺寸(mm)
(W)
Xo
Yo
Side
Xo
Yo
Zo
Gen_bot
1.0
0
0
Bottom
150
90
3
Comp_b1
1.0
75
15
Bottom
15
15
3
Gen_top
1.5
0
0
Top
150
90
3
Comp_t1
1.0
35
55
Top
15
15
3
Comp_t2
0.5
95
25
Top
10
10
2
备注:
1. 在创建上述元件之前要删除原有的器件。(在此是“Component:0”和“Component:1”)。
2. Gen×××类元件是‘Apply over board’ (均布于整个板)的，它没有任何材料属性。
3. 其他元件均为‘Discrete’ (离散)和 ‘Solid Component’(固体元件)，并有"Lumped Chip"的材料性能。

如果您愿意，可以在此求解这一模型，并与练习3中PCB板的平均温度进行比较。您会发现，建立了‘Discrete’ (离散)和‘Solid Component’(固体元件)之后，板的最大温度与练习3中会有所不同，但平均温度应该相近。

PCB 1 平均温度值 : __________
PCB 2平均温度值: __________

在项目管理窗口(PM)中，展开“Structure”(结构)组件。

右键点击"Chassis"，进入‘Construction’菜单。将‘Modeling Level’(建模级别)项从‘Thin’(薄) 改为 ‘Thick’(厚)。如果对网格进行了改动会有一窗口弹出，点击‘No’（否）。

这样就使置顶盒机箱的各个壁面都参与辐射，并计算机箱壁的热分布。
在项目管理窗口(PM)中，选中PCB1下的“Comp1”并在 实体调色板中点击‘Monitor Point’(监控点)图标。

右键点击新生成的监控点，进入‘Location’(安置)菜单将其更名为“MB_Comp1”。

此监控点位于“Comp1”的中心，用于监控这一元件的温度。一般来说，监控点设在系统中最重要的元件内。这样，可以使用户能够动态的跟踪求解过程以确保其逼近合理值。

重复上述步骤，在PCB2子组件的元件“Comp_t1”内部设置一个监控点。

命名为 “DB_Comp1。

进入‘System Grid’(系统网格)对话框并使用‘Medium’(中等)网格设置。保存此项目，选择菜单[Solve/Re-initialize](求解/重新初始化)重新初始化，并运行‘Sanity Check’(错误诊断)。

有关‘Block Correction Groups’(块校正组)的信息可以忽略。如果没有提示任何错误或警告信息，就可以点击图标开始求解了。

‘Monitor Point v Iteration’ 曲线需要刷新。删除当前的‘Monitor Point v Iteration’曲线。点击‘Create New Plot’ （创建新曲线）图标，在 ‘Type:’（类型）下选择 ‘Monitor Point v Iteration’。弹出‘Plot Parameters’ 对话框,，点击 ‘OK’。新曲线中监测点将会被刷新。

记录元件温度:
MB_Comp1 = _________ C
DB_Comp_t1 = _________ C

几分钟后各变量应该收敛，各监控点稳定在右面显示的数值上。
求解收敛后启动Visual Editor可视编辑器。

通过在整个求解域创建温度，速率和速度的‘Plane Plots’(可视化平面图)来观察结果。不要忘了，创建平面图需要您点击图标‘Create Plane’ 图标。

确保‘Show Tooltip Cell’被选中，在之前创建的平面上探测温度值。

一旦创建平面，按“w”键将显示模型的线框图，允许观察盒子的内部结构。

查看整个求解域最热点位置方法如下：展开‘Scalar Fields’，选则 ‘Temperature’，然后选中 ‘Show Range’ 。一个红色星号和一个绿色星号分别显示了模型最热与最冷点的位置。

注意这些点的位置以及它们的温度值。
最大温度Max. temp. ______°C.
位置Location :
X: __________, Y: ___________, Z: ___________

最大温度Max. temp. ______°C.
位置Location :

X: __________, Y: ___________, Z: ___________

点击图标打开表格窗口。
展开table表并选中Geometry，在results中选择 ‘Solid Conductors’
并同时选择‘Collapsed Resistance’(压缩阻尼)及其下‘Smart Part Details’ (简单部件详细)。点击‘OK’ (确定)退出对话框。
选择不同的表单页以查看不同的结果。进入‘Cuboid Fluxes’(立方体热流量)显示页。查找在Y-low面上的 “Comp1”中的最小，最大和平均surface to surface (S-S)温度，并纪录如下：

最小温度Min. Temp.: _______°C
最大温度Max. Temp.: _______°C
平均温度Mean Temp.: _______°C
选择‘Resistances’ 页。注意可通过每个‘Resistances’ (阻尼)的‘Net Volume Flow’ (净流量)察看流入和流出系统的气体流量。对于每个阻尼，记录如下内容：

Low Y Plate Low Z Plate High Z Plate
流入系统: ________ ________
流出系统: ________ ________ ________

如果您为方便起见要改变单位设置，可在Visual Editor中，选择Settings项为Volume flow rate改变单位。
检查表窗口中的体积流量值现报告单位为cfm。

关闭Visual Editor窗口并保存更改。

回到项目管理窗口(PM)中，选择菜单[Model/Modeling](模型/建模)。

在’Radiation’(辐射)项的三个可选项中，选择‘Radiation On’(考虑辐射) ，引入模型的辐射。

同时，选中‘Store Surface Temperatures’(保存表面温度)。
点击‘OK’(确定)退出此对话框。

在“Structure” 组件中，右键点击“Chassis”，进入‘Radiation’(辐射)。

点击 ‘New’ (新建)创建一个新的辐射属性。

将这一属性命名为 “Sub-divided 100mm”。

在‘Surface’(表面)项中选择‘Sub-divided Radiating’并输入值100mm作为其‘Subdivided Surface Tolerance’。

点击‘OK’退出此对话框。

通过将窗口底部的’Attachment’(应用于)项设置为‘Default All’(缺省为全部)并点击‘Attach’ (应用于)可将这种属性应用于箱体的各个面。

将同样的辐射属性应用于两个PCB板。
现在，‘Exchange Factor Calculator’(交换因子计算器)被激活了。点击它开始交换因子辐射计算。
计算结束，点击 运行标准CFD求解器。再次对考虑辐射的情况求解。

备注：‘Sub-divided Radiating’ 所指的表面辐射不是均匀的，而是考虑了每100m范围的空间温度变化。
求解收敛之后，再次点击项目管理窗口(PM)或绘图板(DB)中图标启动Visual Editor。
依前文所述的过程观察结果并纪录如下：

记录元件温度：
MB_Comp1 = _________ C
DB_Comp_t1 = _________ C

下列点的位置和温度值。
最低温度Min. temp. ______°C.
位置Location :
X: __________, Y: ___________, Z: ___________
最高温度Max. temp. ______°C.
位置Location :

X: __________, Y: ___________, Z: ___________

在Visual Editor创建一个surface曲面温度云图。
在‘Select Mode’下，点击模型附件空白处，取消任何选择。然后现在PM中选种两个 PCB元件，接着在Visual Editor 中按做曲面温度云图。

点击图标.再次打开表格窗口。

与前面一样，注意察看以下信息：

1.对于PCB1上的“Comp1”，纪录 Y-low面的 surface-surface温度。

最小温度Min. Temp.: _______°C
最大温度Max. Temp.: _______°C
平均温度Mean Temp.: _______°C

将上述结果与不考虑辐射场时计算所得的结果进行比较。

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