FLOTHERM 3.1

1. FLOTHERM 3.1

2. CE ESTE FLOTHERM? Program, care utilizeaza tehnici CFD pentru prezicerea curgerii fluidului si a transferului de caldura (convectie, conductie si radiatie) in cadrul sistemelor electronice. Program, care rezolva: Probleme 3D si 2D. Regim stationar si tranzitoriu. Curgere laminara sau turbulenta a fluidului . Sisteme cu convectie naturala, fortata si/sau mixta. Probleme ce implica transferul de caldura in aer, in materialele solide si in ambele simultan

3. Configuratia sistemului • Sistemul de baza furnizeaza constructia modelului si mijloace de vizualizare. • Solverul pentru o solutie CFD. • Solverul radiatiei pentru efecte de radiatie. • Importul geometriei prin intermediul M-CAD.

5. Modul de operare • In mod normal, Flotherm este rulat interactiv (setarea problemei, calculul curgerii fluidului si rezultatele analizei fiind realizate in aceeiasi sesiune a programului). • Flotherm poate fi rulat alternativ in modulbatch (teanc), pentru proiecte mari care necesita un timp indelungat pentru procesare sau pentru o rezolvare automata a unui set de proiecte.

6. Modelul matematic • Se constituie din metoda CFD • Are la baza ecuatiile Stokes-Navier • Campul variabilelor, rezolvate in functie de coordonatele carteziene(x,y,z) si timp este: • temperatura T • presiunea p. • vitezele fluidului u, v, w rezolvate in sistemul cartezian.

7. Ce este CFD? • CFD (Computational Fluid Dynamics) este metoda matematica aplicata in FLOTHERM. • CFD reprezinta simularea numerica a curgerii fluidului si transferului de caldura. • Simularea implica rezolvarea unui sistem de ecuatii nelineare, cu derivate partiale de ordinul 2 (Stokes-Navier). • Ecuatiile de conservare sunt discretizate in subdiviziuni ale domeniului de integrare, un set de volume finite si continue, care nu se suprapun. Asupra fiecarui volum se aplica ecuatiile in forma algebrica. Aceste volume finite poarta denumirea de GRID CELLS.

8. Meniu de proiectare multiwindow. Interfata cu alte programe. Fereastra de control a programului-> Project Manager. Alte 7 ferestre STRUCTURA PROGRAMULUI

9. Procedura de modelare Flotherm • Sunt trei mari pasi: • a) specificarea problemei • b) obtinerea solutiei celei mai eficiente • c) examinarea rezultatelor

10. FLOTHERM

11. Project Manager • Incarcarea noilor proiecte • Editarea si organizarea proiectelor existente • Organizarea datelor in ierarhie tip arbore • Accesul la setarile solverului • Accesul la setarile geometrice • Accesul la importul proiectelor • Stergerea si administrarea lor

12. Drawing Board • Expunerea grafica a datelor geometrice • Accesul la setarile componentelor

13. Profiles • Ofera 4 tipuri de grafice 2D pentru: • Monitorizarea si analiza solutiei • Compararea rezultatelor pentru diferite rulari • Planul de convergenta arata erorile numerice in rezolvare

14. Flomotion • Poate fi rulat ca program independent si ca fereastra Flotherm. • Ofera: Expunere si animatie 3D a modelului, Mijloace de vizualizare a rezultatelor, Animatia curgerii aerului, Atasarea culorilor si a proprietatilor reale (transparenta, reflectia, suprafata de materiale), Pete de lumina pentru profunzimea imaginii, animatia particulelor fluidului...

15. Tables • Expune toate setarile pentru fiecare element: geometrie, tipul componentei, puteri, materiale, radiatie, nivelul ocupat in ierarhia arbore etc.

16. FLO/MCAD • Pentru import-export de fisiere CAD • Pot fi importate fisiere cu extensiile: *.igs -MCAD versiuni 5.1-5.3 *.sat-ACIS versiuni 1.5-6.0 formate de fisiere Step AP214 si AP203

17. FLOGATE • Utilizat pentru transferul fisierelor in format IDF sau PDML • Transfera geometria proiectului intre Flotherm si sisteme software externe • Fisierele pot fi citite in IDF2, IDF3, PDML si Write PDML • In fereastra sunt afisate mesaje legate de conversia curenta.

18. Command Centre • Pentru studiul efectului varierii variabilelor din proiectul curent • Ofera grafice si tabele cu aceste variatii.

19. SIMULAREA TERMICA SURSA IN COMUTATIE

20. Simularea urmareste: • Simularea tehnologica a sursei, in vederea alegerii tipului de capsula cel mai eficient din punct de vedere termic. • Proiectarea packagingului acestui modul (design, radiatoare, ventilatoare etc.) • Se alege una din capsulele urmatoare: 1. DIP8 cedeaza caldura prin terminale la un “pad” mare cu rol de radiator. 2. SMD8 cedeaza caldura prin terminale la acelasi “pad”. 3. TO220 montat vertical. 4. TO220 montat orizontal, cu partea metalica a capsulei lipita de “pad”.

21. MODELE

22. Rezultatele simularii stationare in cazul unei puteri de 0.5W aplicata cipului • Cea mai mica temperatura a capsulei : TO220 montat orizontal, TO220montat vertical, DIP8, SMD8. • Placa de FR4 se incalzeste cel mai putin pentru: TO220 montat vertical, DIP8, SMD8, TO220 montat orizontal. • Temperatura critica de 45°C este atinsa cel mai putin de: TO220 montat orizontal are temperatura critica sub 45°C, TO220 montat vertical, SMD8, DIP8. • Valoarea cea mai mica a temperaturii package-ului la nivelul cipului are loc pentru: TO220 montat orizontal, TO220 montat vertical, SMD8, DIP8.

29. Concluzii • In regim stationar se va opta pentru TO220 montat orizontal doarece: • Temperatura capsulei este minima (39°C). • Eliminarea caldurii se face cu ajutorul “pad-ului” de cupru. • Se poate utiliza si TO220 montat vertical apolicand alte dispozitive de racire fortata ca in figura:

33. Concluzii • Flothermul ofera inginerului o unealta computerizata ce permite analiza proceselor complexe de curgere a fluidului in cadrul sistemelor electronice. • Flothermul ajuta la optimizarea designului fizic al packageului electronic.