Flotherm
FloTHERM 模型构建：几何、环境与基本单元
本文将深入介绍如何在FloTHERM中创建和编辑模型，包括几何体的定义、环境设置以及基本建模单元的使用。
- 创建和编辑几何体
- 添加几何体：可以使用几何调色板 (Geometry Palette)，该调色板位于项目管理器和绘图板中。
- 定义属性：添加几何体后，需要定义其属性，例如材料 (material) 和 发热量 (thermal)。
- 可以通过自定义属性或从FloTHERM预加载的库 (Library) 中选择。
- 鼠标操作和键盘快捷键
- 切换鼠标模式：通过点击工具栏中的图标或使用 F9 键在操纵 (Manipulate) 模式和选择 (Select) 模式之间切换。
- 常用键盘快捷键：
- X, Y, Z, [SHIFT]X, [SHIFT]Y, [SHIFT]Z：从不同轴向查看模型。
- I：等距视图 (Isometric View)。
- L：与重力对齐 (Level with Gravity)。
- V：查看选定对象 (View selected object(s))。
- R：重新适应视图 (Refit view)。
- F12：隐藏选定对象 (Hide Selection)。
- [SHIFT]F12：显示选定对象 (Reveal Selection)。
- 对齐 (Align)：首先选择“固定”对象，然后选择“移动”对象进行对齐。
- 定义环境 (Solution Domain)
- 解算域 (Solution Domain)：模型中需要包含的“世界”范围。
- 定义方式：必须包含定义模型所需的所有几何和热/流动特征，通过位置和大小定义。右键点击系统节点 (System Node) 访问对话框。
- 全局系统设置 (Global System Settings)：在项目管理器树中右键点击系统节点并选择“全局”来设置解算域内的参考值。
- 对流模型下的域定义：
- 强制对流模型 (forced convection models)（例如有风扇）：域大小与外部机箱相同。热传递主要由强制对流主导，壁面自然对流和辐射热损失最小。
- 自然对流模型 (natural convection models)（无风扇）：域大小应大于机箱。
- 机箱上方空间：允许2倍机箱高度。
- 机箱下方空间：允许1倍机箱高度。
- 机箱侧面：允许0.5到1倍机箱宽度和深度。
- 需要开启辐射计算，因为高达50%的热传递通过辐射进行。
- FloTHERM 中的基本建模单元
- 基本几何体 (Primitives)：
- 长方体 (Cuboid)：FloTHERM模型的基本构建块。用于表示空间中的任何固体对象（墙壁、设备等）。有两种模式：折叠 (Collapsed, 2D) 或非折叠 (Non-collapsed, 3D)。
- 热源 (Source)：用于定义FloTHERM模型中的热边界条件。热源可以位于固体或流体中。可用的热边界条件包括：固定热耗散、固定温度、随温度线性热耗散、单位体积热量、单位面积热量和瞬态热耗散。
- 智能部件 (SmartParts)：智能部件通常具有“构造”对话框，能够处理更复杂的几何体。
- 外壳 (Enclosure SmartPart)：用于建模空心箱体。它由一个空心长方体形状的箱体和六个实体壁组成，每个壁都可以选择性移除、视为厚或薄，或通过一个或多个阻力或其他材料开孔。
- 多孔板 (Perforated Plate SmartPart)：用于定义外壳中的通风口。它根据输入的构造数据（孔径、孔排列、孔距、自由面积比）自动计算流动阻力。
- 项目管理器树层次结构
- 项目管理器树从上到下处理。
- 如果对象重叠，树中较低的对象具有优先权。
- 例外情况：热源 (Sources) 始终是附加的。
- 追踪解决方案：监测点 (Monitor Points)
- 监测点通常设置在温度或气流关键区域。
- 它们允许我们高效地追踪解决方案，并快速确定解决方案是否已达到稳态。
- 监测点收敛 (Monitor Point Convergence)：如果温度监测点在30次迭代中变化不超过0.5°C，并且温度残差低于10，则可以停止求解。这有助于避免当终止残差过于严格时导致过长的求解时间。
- 案例：教程 1-1 一个简单的FloTHERM模型示例包括：200x200x200 mm的解算域，FR4材料的200x1.6x200 mm主板，25x5x25 mm的CPU（15W典型发热），60x60x5 mm的散热器底座（15片翅片，高度25mm，宽度1.2mm，AL 6061材料），以及一个轴流风扇。环境温度为45°C。