【技术应用】Simcenter FLOEFD 2312 新功能 | 无缝嵌入三维CAD的CFD仿真工具

文章来源于:西门子官网

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Simcenter FLOEFD 2312新版本增强了无缝嵌入三维CAD的CFD软件的功能,以缩短前处理时间,加速电子热设计工作流程,同时增强了结构分析的新功能,以及改进了API接口,用于模拟自动化。请继续阅读以下内容,了解这些功能,诸如会聚几何更快的CFD网格划分、Smart PCB建模速度的提高、PCB回流焊炉建模等新功能。


PCB回流焊炉热过程仿真



在PCB回流焊炉中,随着PCB沿传送带移动,它会暴露在具有不同气流速度和温度参数的加热和冷却区域。

这些区域的参数值以及传送带速度由PCB客户在制造前选择。这个操作设计的挑战在于满足热约束的同时,要提高传送带速度以获得最高吞吐量,同时避免损坏PCB上贴装的组件。确定这些参数的实验方法成本很高,因为失败的尝试会导致时间浪费、产品质量降低或吞吐量低。在物理测试之前,模拟回流焊炉过程以优化操作参数是非常有利的。


在Simcenter FLOEFD 2312中,添加了一个项目模板,因此您可以创建和修改PCB回流焊炉瞬态仿真,以反映电路板在通过回流焊时的环境热条件。该模板利用Simcenter FLOEFD中的参数功能,并使用新的EFDAPI自动化功能来修改参数。该方法模拟PCB周围小体积空间内的回流过程,其中流动边界条件是移动的,而不是模拟具有移动体的真实回流焊炉。
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观看此视频,了解设置和运行PCB回流焊炉热分析的指示步骤。


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注:此新功能的高级用法结合了 Simcenter FLOEFD 和 Simcenter HEEDS 设计探索和仿真自动化工具,用于广泛的优化研究。


PCB热分析:

EDA 接口中的独立热区域



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PCB 板局部高保真度建模为关键元件下面的铜线和各层建模提供了精度方面的优势。这种计算效率高的解决方案仍然是对整个电路板进行详细建模的良好替代方案。现在,在 Simcenter FLOEFD 2312 中,用户可以指定一个独立的热区域,该区域可独立放置在 PCB 上的任何位置,然后设置其纵横比。这样就能更容易地设置局部建模保真度,以涵盖具有组件组的区域。

用户定义以下参数,然后选择建模级别:


1) 位置(X 和 Y)

2) 尺寸(长度和宽度)


PCB 热分析:EDA接口脚本



用户现在可以录制和回放脚本,这些脚本可以捕捉 EDA 接口主窗口中处理导入 ECAD 数据的工作流程。 可记录和运行的功能包括更改电路板建模级别和创建热区域等操作。 从 Simcenter FLOEFD 2312 开始,脚本功能将在后续版本中得到增强。


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电子元件建模:封装生成器更新



Simcenter FLOEFD 中现有的封装生成器工具使工程师能够在几分钟内,从常见封装系列的模板指南列表中,快速轻松地创建基于三维CAD 图形的IC封装热模型。这些详细的模型可用于 Simcenter FLOEFD 中的电子冷却仿真研究。

Simcenter FLOEFD 2312 在 "封装生成器 "中做了以下更新。

  • 2 个新的IC封装模板:Flip Chip CBGA 和 Wirebond CBGA。 

  • 创建 Simcenter Flotherm 可导入的详细模型,可导出与其他组织共享。


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Simcenter FLOEFD 2312 

增强结构分析功能



结构:网格布尔运算,轻松处理复杂几何体
某些复杂的几何模型有时会产生一些问题,如无法使用 CAD 布尔运算过程完成布尔运算,或者在其他情况下,预处理器布尔运算方法可能会耗费大量时间。现在,新的增强的结构网格生成器和几何体准备支持用于结构分析网格划分的网格布尔运算。这提供了一种解决方案,使工程师能够更快地自动创建网格,即使是极其复杂的几何体。

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结构: 非线性材料属性

增强了工程数据库,以便能够在 Simcenter FLOEFD 中为固体材料设置工程应力-应变曲线,并结合利用 Simcenter 3D Nastran 求解器的现有功能来运行结构力学分析。需要提醒的是,Simcenter FLOEFD 的 Simcenter NASTRAN 非线性求解器接口是在 2306 版本中引入的。

结构: 大应变建模

新版本现在有大应变的新选项,该选项可激活 Simcenter 3D 非线性 Nastran 求解器的相应选项。Simcenter FLOEFD 2312 现在允许将工程应力应变重新计算为真实应力应变。这为达到大应变值的分析提供了更准确的结果。

结构: 改善一般接触

使用 Simcenter FLOEFD 并利用 Simcenter 3D Nastran非线性求解器对一般类型的接触进行建模,意味着在迭代计算过程中,接触可以因物体变形而出现或消失。在之前版本的 FLOEFD 中,接触是在求解器启动之前创建的,无法随物体的变形改变、出现或消失。


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更快地完成聚合、小面体和STL

几何模型的CFD网格划分



现在,聚合、小面体和STL几何体的网格生成速度得到了提升,因此它与参数化实体几何体的网格生成一样高效。下面是一个例子,对于从STL数据转换而来的车辆模型,作为外部空气动力学研究的聚合体,其网格生成速度提高了10倍。


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Simcenter FLOEFD 6200万网格
网格划分时间:
之前的2306版本 = 2 小时
现在的2312版本 = 12 分钟

Smart PCB建模 :

保真度和速度改进



Smart  PCB 功能是 PCB 建模的几种选项之一。它是一种复杂的方法,可有效获取 PCB 的详细材料分布,而无需增加计算资源和时间,通常需要对 PCB 进行显式建模。它采用热阻网络方法,根据导入 EDA 数据中每个 PCB 层的图像生成体素形式的网格。

在 Simcenter FLOEFD 2312 中,Smart PCB 计算的求解速度得到了显著优化,因此您可以更好地利用这一建模选项,更快地进行高精度 PCB 热分析。此外,求解器速度的提高还允许更改 PCB 上分块数量的默认设置。现在,默认设置从 100 增加到 300,从而产生了更精确的解决方案,尤其是在使用 "精细 "建模选项时。
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下图显示了Simcenter FLOEFD 2312和之前版本2306中3个不同模型的方案求解时间的结果,比较了设置不同分块数量的精细和平均设置。所示的方案求解时间显示,速度可以提高1.5倍至8倍,这有利于在更短的时间内完成精确的PCB热研究。显然,预期的那样PCB尺寸和复杂性是影响计算速度的一个因素。您还可以观察到,与显式PCB详细模型相比,Smart PCB的方案求解时间明显缩短。
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自动化:EFDAPI是改进的API,

可加速您的工作流程



新版本推出了新的EFDAPI,现在涵盖了 Simcenter FLOEFD 中的所有现有功能和参数。增强的功能和改进的易用性使工程师能够利用自动化来缩短仿真工作流程。


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考虑升压转换器的电子冷却模拟进行自动化的案例,下面的短视频演示了以下步骤的自动化:


  • 运行CAD软件并打开三维模型

  • 创建FLOEFD项目

  • 设置边界条件和仿真设置

  • 运行计算并后处理结果

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无需打开CAD即可进行

结果批量后处理



通常在使用无缝嵌入CAD的CFD软件 Simcenter FLOEFD CAD时,需要打开项目并加载结果以创建结果图像和数据表格。计算后使用“批处理结果处理”工具自动创建这些后处理结果。现在,结果后处理的批处理可以在不打开 CAD 的情况下进行。

现在您可以:

  • 使用命令行运行导出,在Windows或Linux机器上生成批处理结果后处理所需的文件

  • 在远程服务器上运行求解器,并在求解结束时自动在服务器上批处理结果,而无需将结果文件复制回客户端

下面这段短视频中演示了这些步骤:

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支持导出SCD5格式

到 Simcenter 3D



Simcenter FLOEFD 现在可以以 Simcenter 3D 的 SCD5 格式导出。这将生成二进制文件,用于从 FLOEFD 到 Simcenter 3D 的数据传输。这意味着使用二进制 SCD5 格式可以获得显著的文件大小优势。这有助于从热分析中将场数据传输到Simcenter 3D中进行热应力分析。


您可以使用SCD5网格文件作为输入数据,将稳态或瞬态压力和温度场导出到CGNS文件。 
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Teamcenter Viewer 

支持. JT 格式输出



Simcenter FLOEFD场景文件现在可以以JT格式保存。这使得可以从Teamcenter使用查看器(使用JT格式)查看仿真结果。