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FloTHERM高级阻力模型的应用
一般采用体积阻力模型，计算公式如左图所 示。根据简化后的流体伯努利方程的计算公 式如下图所示，将得到的槽位单板阻力特性 曲线的一次项和二次项系数带入到下图中的 计算公式，并根据产品所处环境温度下的空 气参数计算高级流体阻力模型中的系数，可 以得出FloTHERM软件中的高级流体阻力模型 中的系数A和B。
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FloTHERM高级阻力模型的应用
FloTHERM中高级阻力模型参数
FloTHERM软件中的流体高级阻力模型需要设置的参数如图所示，在 使用这个模型要解决的关键问题是如何把实际测试的阻力曲线转换成 软件所需要的参数。一般情况下我们可以用一个二次二项函数来描叙 实际测试的阻力曲线。此时，我们取 Index=0、入口处开孔率Free Area Ratio=1、 特征长度 Length Scale=1；现在需要计算的只有A、B这 两个系数。
静压（DELTA Pa）
系统单板阻力特性 多项式 (系统单板阻 力特性)
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
风速（m/s）
单板槽位风道阻力特性曲线
在这里需要说明的是：由于我们只需获得单板的流动阻力特性，建模时只 需设定设备的结构参数，无需设定物理参数，如导热系数、密度、比热等。 将计算模型设定为Flow Only。这样软件在计算过程中只计算动量守恒和质 量守恒方程，无需计算能量守恒方程，大大地提高了计算速度，同时也避 免了热特性对流场的影响导致阻力特性变化。

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FloTHERM简介
元器件级：芯片封装的散热分析
板级和模块级：PCB板的热设计和散热 模块的设计优化
系统级：机箱、机柜等散热 方案优化及散热器选型
环境级：机房、外太空等大环境的热分析
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FloTHERM简介

Zoom-In功能模块使用步骤： 1、在建立好的高级阻力和槽位Region模型后，初始化系统模型并计算； 2、在槽位Slot3创立的Region处，点击右键并Creat Zoom In，并生成下图的 模型。
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Zoom-In模型生成
从左图中可以看出，当使用 Zoom-In功能后，除了在我们 要求定义的Slot3槽位的Region 以及系统外围架构还存在之 外，其他的部分系统模型都 给去掉了。 从图中可以看出，当使用 Zoom-In功能后，系统的模型 大大简化了，系统网格也大 大减少，同时该槽位单板的 所有热和流体流动物理边界 条件都通过Zoom-In生成了。
/flotherm/support/supp/webparts/advanced_resistance/
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Zoom-In功能模块在系统槽位上的设计与应用
当系统槽位的单板简化阻力模型建立好后，应该把相应的体积阻力模型放 到系统槽位，同时给各阻力模型赋予一个与实际热耗相同的体积热源，系 统模型如图所示。
热量，以满足模块正常的工作条件。
风道的设计
冷风从箱体底部右侧的进风口通过 空气过滤器，以大于3m/s的风速流 经组件模块之间的间隙，与组件壳 体进行热交换后经箱体左端的风扇、 空气过滤器、从箱体底部左侧出风 口流出。设计时箱体底部的出风口 大于箱体底部的进风口，箱体底部 的进风口的有效面积不小于0.015m2。 设计箱体时，对风道的设计要考虑 周到，防止风向短路。
FloTHERM——通讯电子产品 散热仿真实例详解
CAE工程师：秦超晋 北京海基嘉盛科技有限公司
主要内容
FloTHERM软件功能简介
应用案例1—通讯局端插箱热设计
应用案例2—车载雷达户外接收机箱设计
应用案例3 —机柜散热设计

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FloTHERM简介
• FloTHERM 作为全球第一款专门针对电子器件 /设备热设计 而开发的仿真软件，可以实现从元器件级、 PCB板和模块 级、系统级到环境级的热分析。 • FloTHERM软件自1989年推出以来就一直居于市场领导地位 （市场占有率高达 70%）并引领该行业的技术发展。其研 发人员是全球最早开始研究 CFD理论的科研人员，也是最 早一批将传统的CFD仿真技术工程化的技术先驱。
流动阻力压降的计算公式
计算FloTHERM软件中的高级阻力模型的A、B系数
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FloTHERM高级阻力模型的应用
槽位单板高级阻力模型参数设置
在这里我们构建高级阻力模型的方式是用一些基本理论公式和表格来计 算得出。而在之前FloTHERM软件在其网站上也提供了计算高级流阻系数 的宏，只要把风阻曲线的数据输入，也可以直接得到阻力系数，并产生 一个PDML模型下载使用。

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槽位单板数值风洞建立
Measured System PCB
45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 0.00
Slot Impedance Curve
y = 2.0303x2 + 1.1909x
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主要内容
FloTHERM软件功能简介
应用案例1—通讯局端插箱热设计
应用案例2—车载雷达户外接收机箱设计
应用案例3 —机柜散热设计

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FloTHERM在通讯局端插箱热设计中的应用
为了避免整个热设计工程中的反复，降低设计成本，缩短设 计周期，电子散热设计通常与电路设计和结构设计同步进行。 一部分产品的散热采取了强迫风冷形式的散热
包括多种设计考虑：
1. 2. 3. 4. 5. 机箱内、外走线的设计 防雨、防尘、防盐雾的设计 电磁屏蔽设计 机箱的维修性能 机箱的热分析
机箱在运输状态下的轴测图
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机箱的热分析
热分析主要考虑机箱的散热问题 散热设计主要是风道的设计及特定的进、出风口条件下能带走的最大
两方面做到了，软件仿真出来的数据与实际误差是可
以在接受范围之类。 本示例的重点是在于对热仿真分析软件FloTHERM中比 较重要的功能模块在通讯产品上的散热设计和应用说明。
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结论
在电子设备热设计中，传统的经验评估以及无法及时满足产品开发的速 度和市场客户的需求。而借助于CFD软件来仿真设计产品的散热，就会避 免因为传统方法中因经验不足，数据不充分所导致的误差以及繁琐的解 析计算过程。这种基于流体传热的基本动量守恒定理和质量守恒定理， 利用成熟的数值计算方法，只要网格的大小、数量和布局合理，就会与 实际得到非常接近的计算结果。 FloTHERM软件提供上述的数值风洞、高级阻力模型、Command Center 优化参数以及最新的Zoom-In功能，无疑给我们热设计工程师提供非常快 速解决和评估产品散热能力的一种设计手段和思路，这大大的节省了产 品开发的时间周期，也会为产品赢得了市场上的可靠性优势，最重要的 是如果后续产品的升级和产品功耗的增大，而FloTHERM软件的这些功能 就会为热设计工程师提供快速评估产品的系统散热能力和单板芯片散热 瓶颈，从而更好的帮助产品提高在市场上的占有率。
用户板布局图

单板数值风洞模型
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槽位单板数值风洞建立
之后把单板的高级阻力模型应用到系统的每一个槽位。同时可以利用软件 中的CC（Command Center）的参数优化功能来一次性得到数个风量不同下 的风道阻力，从而得到设备或者槽位的风道阻力特性曲线。
槽位单板风道阻力及对应的风量和风速计算结果
Zoom-In功能生成后的系统模型
这个功能也可以在FloTHERM软件中的Cut-Out功能模块来实现，在这里就不 对Cut-Out功能进行说明。然后，我们在Zoom-In环境下建立单板的详细芯片 模型，系统会在很短的时间内，把我们想要的结果计算输出，此时能够给 热设计工程师一个很细化的单板散热评估和风险评估分析。
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仿真结果对比
单板模型在原系统的仿真结果

单板模型在Zoom-In系统的仿真结果
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与实验结果对比
由于产品属于公司保密性质，没有把实际产品的测试 数据写出来做一个对比分析。 最后仿真数据与实际测试的数据误差，主要在于系统 网格的划分以及系统单板芯片功耗的准确性，如果这
系统插箱仿真模型Zoom-In Region之前的模型
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Zoom-In模型生成
本系统插箱是在第三槽位做一个体积Region，当Region建立好后，就可以 使用FloTHERM软件中的Zoom In 功能来分析生成一个带有局部环境参数的 Zoom-In模型。为了得到高质量的Zoom-In环境模型，在这里需要注意的是： 1. 系统Modeling必需带有以下参数：温度、压力、速度以及Heat Fluxes； 2. Zoom-In的Region边界不要接近系统网格和局部网格边缘； 3. 二维阻力模型和任何打孔模型的网格约束都不能与Zoom-In边缘接近； 4. 网格的划分应遵守CFD软件的一般规则：防止奇异网格的产生。 注意网格的数量和计算的精度并不是成线性关系，在保证必要精度的前提 下，网格数量尽量少，
机箱的结构及组成
机箱整体采用了框架式结构，主要由箱体、导板、风机、空气过滤器、前后门板等 构成。箱体框架与四周的蒙皮一体构成箱体基本外形，箱体底部设计有进风口和出 风口，另有截止波导窗安装位置；导板被固定在箱体框架上；散热过滤器分别固定 在箱体上进风口和出风口位置；风机固定于插板上，插在箱体框架的一侧，被锁紧 机构固定于箱体上；前、后门板通过铰链固定于箱体上，另一侧用收缩搭扣与锁钩 配合，将门板压紧在柜体上而不需其他紧固方式；门板及箱体上特殊配合结构使系 统防雨水。组件模块沿导板槽插入箱内，通过锁紧机构进行固定。
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主要内容
FloTHERM软件功能简介
应用案例1—通讯局端插箱热设计
应用案例2—车载雷达户外接收机箱设计