Flotherm高級培訓(xùn):瞬態(tài)分析 Transient
段宗憲 Flomerics中國代表處
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Flotherm瞬態(tài)分析
開機(jī)瞬態(tài);
關(guān)機(jī)瞬態(tài);
故障瞬態(tài):冷卻設(shè)備發(fā)生故障,如風(fēng)扇失效;
變化功耗的瞬態(tài);
變化環(huán)境溫度的瞬態(tài);
初場;
材料密度+比熱容;
時(shí)間步上的離散;
瞬態(tài)所需要的參數(shù):
瞬態(tài)特性
TC=ρ V Cl/kA
時(shí)間常數(shù):熱阻*熱容
經(jīng)驗(yàn)公式：開機(jī)經(jīng)過5*TC時(shí)間后，固體大致達(dá)到熱平衡。
瞬態(tài)特性
時(shí)間常數(shù)的求解方法：t時(shí)刻一固體的溫度值估計(jì)公式，可借助該公式求解TC：
Flotherm瞬態(tài)分析步驟
1) 同穩(wěn)態(tài)分析一樣建立求解模型(材料的密度和比熱容)；
2) 設(shè)定求解初場；
3) 設(shè)定瞬態(tài)變化物理量(變功耗變環(huán)境溫度其它)；
4) 劃分求解時(shí)間步；
5) 設(shè)定需保存結(jié)果的各時(shí)間步；
6) 求解分析；
7) 后處理；
Flotherm瞬態(tài)的初場
初場的定義：
2)Initial Variables；
1)Global System Settings；
3)Subdomain
Global System Settings的功能:
1)初場(優(yōu)先級較initial variables小)
2)邊界條件(優(yōu)先級較ambient小)
3)浮升力、輻射計(jì)算基準(zhǔn)
Initial Variables:
1)定義一固定值的初場
2)調(diào)用其它計(jì)算好的結(jié)果作為初場
模型可以不一致,網(wǎng)格必須一致
Subdomain:
定義求解域內(nèi)不同值的物理量
瞬態(tài)分析必須保證密度和比熱容屬性的存在!!
瞬態(tài)參數(shù)-密度、比熱容
Thin Plate
Compact Component
2R model
V7.1新功能：熱容網(wǎng)絡(luò)模型
任何Collapsed的Cuboid或Enclosure
Wall都不具備熱容屬性
芯片的雙熱阻模型或熱阻網(wǎng)絡(luò)模型也不具備熱容屬性
瞬態(tài)函數(shù)的設(shè)定
Transient Function
變化物理量=穩(wěn)態(tài)設(shè)定值* Transient F
Flotherm瞬態(tài)函數(shù)的設(shè)定
采用曲線輸入
函數(shù)形式輸入
時(shí)間步的劃分
Total Transient Time:
Start Time:設(shè)定整個(gè)瞬態(tài)求解的起始時(shí)間
End Time:設(shè)定整個(gè)瞬態(tài)求解的終止時(shí)間
Transient Solution Period:
Start Time:本次求解時(shí)瞬態(tài)計(jì)算起始的時(shí)間
Duration: 最大充許的時(shí)間步
Keypoint Tolerance:最小充許的時(shí)間步
軟件會自動(dòng)跟據(jù)瞬態(tài)函數(shù)的周期和忽變點(diǎn)上劃分時(shí)間步
變化環(huán)境溫度的設(shè)定
流體物性的計(jì)算
如果環(huán)境溫度變化太大：
Fluid Property選擇Ideal Gas Law而非Constant
1)流體的物性應(yīng)隨溫度值變化
2)自然浮升力的計(jì)算應(yīng)基于變化的流體密度
瞬態(tài)分析的收斂性
最大迭代次數(shù)N的設(shè)定必須合理，否則每一次計(jì)算如果都無法完全收斂，則每一個(gè)時(shí)間步都必須計(jì)算完最大的迭代次數(shù)N。
最好采用收斂準(zhǔn)則：
Monitor Point Convergence For Temperature
收斂準(zhǔn)則：采用穩(wěn)態(tài)收斂準(zhǔn)則
因瞬態(tài)計(jì)算包括非穩(wěn)態(tài)項(xiàng)在內(nèi)，故時(shí)間步的劃分同網(wǎng)格的劃分一樣，都會對計(jì)算的誤差起影響，同網(wǎng)格一樣，時(shí)間步也必須足夠密到能夠描述所發(fā)生的變化
瞬態(tài)分析的收斂性
總功耗=穩(wěn)態(tài)功耗值* Transient F
收斂準(zhǔn)則=穩(wěn)態(tài)功耗值/200 !!!!!
例：某總功耗為200*F(t)W，設(shè)定方法如下兩種：
1)穩(wěn)態(tài)功耗值=200, F(t)=X[0,1]，收斂準(zhǔn)則為1W
2)穩(wěn)態(tài)功耗值=1, F(t)=X[0,200]，收斂準(zhǔn)則為0.005W
注意：在瞬態(tài)分析中，如果某一時(shí)間步上的計(jì)算沒有良好的收斂，則計(jì)算的誤差會累積到以后時(shí)間步的計(jì)算當(dāng)中。
瞬態(tài)分析的后處理
FLOMOTION
1)首先在解算前必須保存某時(shí)刻點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果,Menu[Model->Save Transient Data]
2)FLOMOTION后處理調(diào)入相應(yīng)時(shí)刻點(diǎn)的溫度場,Menu[File->Load Time Data]
3)Table后處理調(diào)入相應(yīng)時(shí)刻點(diǎn)的溫度場, Menu[Edit->Mode->Display Result->Display Transient Data]
瞬態(tài)分析的后處理Profile中,可借助Monitor Point描述出元器件某處溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系
Flotherm資料下載: FLOTHERM軟件高級培訓(xùn)PPT.pdf
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