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平衡Flotherm模型需求与设备能力
(这条文章已经被阅读了 2069 次) 时间：2009/06/02/08:24
来源：even2004
如下是一篇关于Flotherm应用的教程。主要描述在设备资源有限的情况下，进行复杂模型仿真的一种方法。希望同朋友们共享心得。
一般来说流体仿真软件都大量依赖于设备资源。特别是研究复杂模型的时候。
于是Flotherm使用一种局部网格划分的方法，主要思想是只在局部进行细化，以平衡模型的需求和设备的实际能力。
局部网格划分的方法通常可以多数复杂模型的热分析问题。但如果模型进一步复杂，或者设备资源非常有限，则上述方法还是无法解决实际难题。
另外，局部网格细分是很考验手艺的工作，细密到什么程度，是否需要过渡网格，过度网格在空间上有什么要求等等问题通常需要仔细斟酌。就我的经验而言，每次局部网格划分都是一次对未知世界的尝试，没有固定的原则可以总结。
在实际工作中，摸索出一种新的方式，希望可以同朋友们分享。当然，这种方法很大程度上是因为设备破旧，被逼出来的做法。
基本思路：
1：假设我们需要研究的对象非常复杂，并且它又同时出现在一个复杂的环境中，那么希望通过局部网格划分的方式解决问题难度会非常大。
2：因此我们将研究对象先独立出来，在一个“理想”的简单环境中，先进行热分析。这个过程中，可以在研究对象的附近设置多个观测点。把这些观测点在每次分析中的速度值记录下来，同时记录研究对象的温度反映。这样就可以得到一个“速度-温度”的列表。
3：这个列表其实在很大程度上，描绘出研究对象在不同风速下的温度值。因此我们可以用这个列表去评估它在复杂环境中的表现。
4：回到复杂环境，我们可以用一个简单的模型代替复杂的研究对象。同样在简单模型周围设立相同的观测点。每次分析后，通过这些观测点的速度值，查表就得到研究对象的温度值了。
5：并且我们经常需要把同种复杂模型，运用到不同的复杂环境。只要保留这个列表，我们可以用相同的原理，加快今后分析的速度。
虽然是简略方法，但经过我的实际测试，还是挺准的。如果不放心，在必要的地方留一些余量就可以了。
某种光模块的设计如下
1：我们现在看见的是光模块的外壳。突出的部分是核心，可以插拔。
2：核心的功率是8W。
3：因为外壳上的翅片非常的薄，这给仿真分析带来很大的麻烦。
它就是我们需要研究的一个复杂对象。
这个光模块的使用环境也非常的复杂
1：是一个双层电路板，上层有12个SFP模块。
2：下层电路板上有两个研究对象
3：两层电路板上还有若干需要考虑散热的芯片
如上所述，我们的研究对象和使用环境都是非常复杂的。因此例如局部网格划分的方式，并不容易考虑。特别在设备资源也不是很理想的情况下。
第一步，ProE中，将光模块的外壳进行必要的简化。
很多细节都是不需要的，例如安装螺钉位置，安装屏蔽片的几何结构等。这些结构对于散热影响有限，但对于Flotherm仿真就是有百害而无一利了。
处理后的模型，仅保留了外壳的有效部分。并且所有的特征都是“横平竖直”
利用Flotherm的模型转换功能，将ProE模型导入Flotherm。
之后，建立一个100X20X250的长方体研究区域。进风口和出风口的位置分别如下图。
其中：
1：在外壳的下方添加一个发热体，它用来模拟光模块。功率8W
2：再光模块的前方，适当位置，添加六个观测点。
3：光模块的下方，放一个电路板，适当大小。
备注：
1：这里说的适当大小，指 我们在“简单环境”中添加的物体，要和今后的复杂环境可以比拟。这样“简单环境”至少更加接近今后的“复杂环境”。举例说，光模块的下方式吹不上风的——这就是要添加一个电路板的原因。
2：观测点举例研究对象近一些好，并写现在需要将观测点和研究对象的相对位置记录下来。今后我们在“复杂环境”中，还需要建立一套相同位置的观测点。
可以开始仿真分析了。
备注：
1：因为我们今后的测试环境是55摄氏度，因此我们将环境温度设定为55摄氏度。
2：网格量在36万左右，这是我调节后的结果——关于如何调节模型，以减少模型量和“纵横比”今后可以另开专题研究。
3：我把模型打包如下，有兴趣的朋友可以自己摆弄一下。
 http://depositfiles.com/files/z56g6y473
在Flotherm的表格工具中，我们可以查看结果。并且将六个点的X、Y、Z的速度数据，写到一个Excel表格中。另外还必须记录发热体的温度（在发热体上添加一个观测点）
不断修改进风口的风速，得到不同速度下，温度的列表。
备注：
1：我做了四次。
2：因为该模块的耐温是70摄氏度，所以这四次测试，集中在70度附近。
3：Excel原始列表如下。分别是六个观测点的各向速度值，和计算出的标量速度值。
之后将Excel表的信息做成图。
为了把速度和温度放得更近一些，我做了一个“50倍速度值”
从图表上可以看出，风速越大，发热体温度越低的规律。
并且，要保证发热体温度控制在70度，则风速（六点平均标量值）必须达到每秒2.64米。
在“复杂环境”中，使用简单模型，例如一个发热块来代替我们的研究对象。
在这个简单模型的前方，添加六个观测点。其相对位置和我们昨天添加的六个观测点一样。
这个模型的单元格数量在127万左右，虽然求解起来比较困难，但总算可以得到结果。
将六个观测点的数据记录下来，放到原来的Excel表中。发热体的温度就可以准确的计算出来。
备注：
1：我一共计算了3次，第一次只设置了三个观测点。
2：第二次是把第二层板上的复杂散热片全部去掉了。结果光模块周围的风速反而降低。因为空气从单盘中部对穿对过。
3：第三次修改了复杂散热片的部分细节，风速提高了。但最终没有达到我需要的2.6米/秒。
我参看了实际试验的结果，这样做出来的模拟值，同实际值是非常接近的。
后续要改善发热情况，还必须想另外的办法。
结论：
1：通过上述方式，可从一定程度上平衡模型需求与设备能力。
2：复杂模块的研究结果今后可以随时使用。但要注意判断环境是否类似。
---------------------------（全文完）---------------------------------
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