|
打開模型
1. 復制 First Steps - Electronics Cooling 文件夾到你的工作目錄，此外由于 EFD.Lab 在運行時會對其輸入的數(shù)據(jù)進行存儲，所以必須確保文件處于非只讀狀態(tài)。運行 EFD.Lab，點擊 File，Open。
2. 在Open 對話框，瀏覽 First Steps - Electronics Cooling 文件夾找到enclosure_assembly.SLDASM 組件并且點擊 Open。
準備模型
在這個分析組件中存在很多特性，零件或子組件不需要分析。使用 EFD.Lab 之前，仔細檢查模型中不參與到分析中的元器件是一種良好的軟件使用習慣。剔除那些不參與到分析中的元件可以減少對計算機資源的要求和求解時間。這個組件中包含了如下一些元件：外殼，主板，PCB板，電容，電源，散熱器，芯片，風機，螺釘，風扇支架，蓋子等。通過點模型樹中的特征，你可以看到所有的這些元器件。在這個教程中我們通過對入口蓋子內(nèi)表面處的Fan設(shè)定一個邊界條件來對風機進行仿真。這個風機的幾何外形比較復雜，重新生成的話需要一定時間。因為風機的外殼在機殼之外，所以我們可以將其壓縮，從而加快操作。
1. 在特性管理設(shè)計樹中選擇 FAN，和所有 SCREWs 及 FAN_HOUSING 元件 (選擇多個元件時，必須按住 Ctrl 鍵)。
2. 右擊先前選擇的任何一個元件并且選擇 Suppress。之后點擊 Yes 來確定壓縮。
現(xiàn)在開始啟動 EFD.Lab。
創(chuàng)建 EFD.Lab 項目
1. 點擊 Flow Analysis，Project，Wizard。
2. 如果已經(jīng)在向?qū)顟B(tài)，直接選擇Create new，以便創(chuàng)建一個新的配置并且命名為 INLET_FAN。
點擊 Next。
現(xiàn)在我們將創(chuàng)建一個名為 USA Electronics 的新系統(tǒng)單位，這將更有助于我們進行分析。
3. 在 Unit system 列表選擇 USA 系統(tǒng)單位。選擇 Create new 對工程數(shù)據(jù)增加一個新的系統(tǒng)單位，稱之為 USA Electronics。
EFD.Lab 允許你使用預先定義好的系統(tǒng)單位，但通常你可以自定義常用的系統(tǒng)單位以便于分析。無論是預定義的系統(tǒng)單位還是自定義系統(tǒng)單位都被保存在 Engineering Database 中。你也可以在 Engineering Database 或 Wizard創(chuàng)建你所需要的系統(tǒng)單位。
通過拉動 Parameter 樹中的滾動條，你可以看到對所有參數(shù)所設(shè)定的單位。盡管絕大多數(shù)的參數(shù)都有一個常用的單位，諸如對于速度是 ft/s ，對于體積流是 CFM (每分鐘立方英尺) 但是我們還是要改變一些對于這個模型而言更為方便分析的參數(shù)單位。由于模型的幾何參數(shù)比較小，所以用英寸來替代英尺來作為長度單位更合適。
4. 對于 Length 框，雙擊 Units 項并選擇 Inch。
5. 接著展開 Parameter 樹中的 Heat 組。
為了我們更為方便的處理電子設(shè)備類問題，我們對于功率和熱流定義單位為 Watt 和 Watt/㎡。
點擊 Next。
6. 設(shè)置分析類型為 Internal。在物理特性下勾選 Heat conduction in solids。
選擇固體導熱是因為幾個電子元器件產(chǎn)生熱量，我們關(guān)注這些熱量是如何通過散熱器和其他固體導熱進行傳遞，直至最后進入到流體中去的。
點擊 Next。
7. 展開 Gases 夾并且雙擊 Air 行。 保持默認的 Flow Characteristics。
點擊 Next 。
8. 點擊 Stainless Steel 作為 Default solid。
在 Wizard 中你可以指定應用到 EFD.Lab 項目中所有固體元件的默認固體材料。想對一個或多個不同的元器件指定不同的固體材料，你可以在項目創(chuàng)建完成之后對這些元器件定義Solid Material 條件。
點擊 Next。
9. 點擊 Next 接受默認的外壁面絕熱和零粗糙度邊界條件。
盡管設(shè)置初始溫度對于一段時間后溫度到達某一確定值的瞬態(tài)分析而言是相當重要的，同樣對于設(shè)置一個與最終仿真結(jié)果值相近的初始值有助于加速迭代計算的收斂。在這個例子中，由于設(shè)備處于室溫下，所以我們設(shè)置初始的空氣溫度和不銹鋼（描述了機殼）的溫度為50°F。
10. 設(shè)置初始流體 Temperature 和Initial solid temperature 為 50°F。
點擊 Next 。
11. 接受 Result resolution 的默認值并且保持自動設(shè)置 Minimum gap size 和 Minimum wall thickness。
EFD.Lab 通過使用整個模型尺寸、計算域和指定了邊界條件和目標的面等信息來確定默認的最小間隙尺寸和最小壁面厚度。在開始計算之前，我們推薦你檢查一下最小間隙尺寸和最小壁面厚度，從而確保一些小的特征不會被忽略。我們會在所有的邊界條件和目標設(shè)定之后再來回顧一下這些方面。
點擊 Finish。現(xiàn)在 EFD.Lab 利用賦值數(shù)據(jù)方式創(chuàng)建了一個新的例子。
我們使用 EFD.Lab分析樹定義我們的分析，這種定義方式類似我們先前利用特性管理設(shè)計樹定義我們的模型。
右擊 Computational Domain 圖標并選擇 Hide從而隱藏求解域線框。
定義風扇
風機就是一種流動的邊界條件。你可以在沒有定義 Boundary Conditions 和 Sources 的固體表面處來定義 Fans。你也可以在模型的入口或出口處人工的加一個蓋子來定義風扇。你可以在內(nèi)部流動區(qū)域的面上定義內(nèi)部風扇。風機被認為是體積流量（或質(zhì)量流量）隨著選定的進出口面上壓降不同而變化的理想裝置。風機的體積流量與靜壓降的特性曲線來自 Engineering Database。
如果你分析的模型中有風機，你必須知道這個風機的性能特性曲線。在這個例子中我們采用 Engineering Database 中一個預先定義的風機。如果你不能在數(shù)據(jù)庫中找到一個合適的風機特性曲線，你可以根據(jù)你風機的具體參數(shù)創(chuàng)建一個你自己的風機特性曲線。
1. 點擊 Flow Analysis，Insert，F(xiàn)an。Fan 對話框出現(xiàn)。
2. 如圖所示選擇 Inlet Lid 的內(nèi)表面。(訪問內(nèi)表面，在圖形區(qū)域右擊 Inlet Lid 并且選擇Select Other，移動鼠標至列表中所要選擇的內(nèi)表面上，最后點擊鼠標左鍵)。
3. 選擇 External Inlet Fan 作為風扇 type。
4. 在 Fan Curves，Pre-Defined，PAPST，DC-Axial，Series 400，405 下選擇 405 項。
5. 檢查 Ambient Pressure 是大氣壓力。
6. 選擇 Inlet Flow Parameters組下的 Swirl 。
7. 定義 Angular Velocity at Inlet 為 100 rad/s 和接受 Radial Velocity at Inlet 值為 0。
當定義旋轉(zhuǎn)流之后，你必須選擇參考 Coordinate system 和 Reference axis 以便坐標系的原點是旋轉(zhuǎn)的中心，角速度矢量的角度與參考軸對齊。
8. 接受Face Coordinate System 作為參考 Coordinate system 。
當你選擇這個面作為應用邊界條件或風機的面，F(xiàn)ace coordinate system 會自動的創(chuàng)建在這個平面的中心。坐標系的 X 軸垂直于這個面。Face coordinate system 只有在一個平面被選擇的情況下才會被創(chuàng)建。
9. 接受 X 作為 Reference axis。
10. 點擊 OK 。 新的 Fans 文件夾和 External Inlet Fan 1 項出現(xiàn)在 EFD.Lab 分析樹中。
現(xiàn)在你可以編輯 External Inlet Fan1 項或者使用 EFD.Lab 分析樹來增加一個新的風扇。直到最后一個這類特性被刪除之前，這個文件夾都會處于顯示狀態(tài)。你也可以在分析樹創(chuàng)建一個特性文件夾。右擊項目名并且選擇 Customize Tree 去增加或剔除一個文件夾。
隨著剛才所做的定義，我們告訴 EFD.Lab 通過風扇在這個開口處空氣流入機殼，所以空氣的體積流，隨著環(huán)境大氣壓和風機出口處的靜壓不同而變化。由于蓋子出口處是環(huán)境大氣壓，所以風機產(chǎn)生的靜壓等于氣流通過電子設(shè)備時候的壓降。
定義邊界條件
除了開口處定義了風機之外，任何流體流經(jīng)系統(tǒng)處都要定義邊界條件。邊界條件可以 以Pressure， Mass Flow，Volume Flow 或 Velocity 形式定義。你也可以使用 Boundary Condition 對話框來定義 Ideal Wall 邊界條件，這個邊界條件可以是絕熱，無摩擦壁面�；蚨x Real Wall 邊界條件，這個邊界條件可以設(shè)置壁面粗糙度或者溫度以及模型表面的熱交換系數(shù)。對于具有內(nèi)部固體導熱的分析，你也可以通過定義一個 Outer Wall 邊界條件來對模型外壁面設(shè)置一個熱特性邊界條件。
1. 在 EFD.Lab 分析樹，右擊 Boundary Conditions 圖標并且選擇 Insert Boundary Condition。
2. 如圖所示選擇所有出口蓋子的內(nèi)表面。
3. 選擇Pressure openings 和Environment Pressure。
4. 點擊 OK。 新的 Environment Pressure 1 項出現(xiàn)在 EFD.Lab 分析樹中。
環(huán)境壓力邊界條件在流動出口處作為靜壓，在流動入口處作為總壓。
定義熱源
1. 點擊 Flow Analysis，Insert，Volume Source。
2. 在模型樹中選擇 Main Chip 作為應用體積熱源的元件。點擊特性管理設(shè)計模型樹并且選擇Main Chip。
3. 選擇 Heat Generation Rate 作為 Parameter。
4. 在Heat generation rate 框中輸入 5 Ｗ。
5. 點擊 OK 。
6. 在 EFD.Lab 分析樹中點擊兩次新建的 VS Heat Generation Rate 1 項并且重新命名為 Main Chip。
體積熱源允許你定義熱耗率（W）或者單位體積熱耗率（ W/m3）或者對于體積設(shè)定一個常溫的邊界條件。另外也可以對表面熱源定義熱交換率（W）或者熱流（ W/m2）。
7. 在 EFD.Lab 分析樹中右擊 Heat Sources 圖標并且選擇 Insert Volume Source 。
8. 在特性管理設(shè)計樹中選擇所有的 Capacitor 元件。
9. 選擇 Temperature 框，并且在其中輸入 100 °F。
10. 點擊 OK 。
11. 不連續(xù)雙擊新建的 VS Temperature 1 項，重新命名為 Capacitors。
12. 以下的步驟與上面相類似，設(shè)置所有的以下這些體積熱源：所有 PCB 板上的芯片(Small Chip) 具有總熱耗率 4 W，Power Supply 的溫度為 120 °F。
13. 重命名應用到芯片 Small Chips 的熱源和電源 Power Supply 的功率。
點擊 File，Save。
|