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Flotherm软件在电子设备热设计中的应用作者：李波李科群俞丹海摘要：CFD软件可以较为准确地仿真模拟电子设备或其组合体的温度场，因而可以应用于电子设备的热设计。
本文应用CFD仿真模拟软件Flotherm辅助对某型号电子设备进行热设计，对设备的风道阻力特性和温度场进行了模拟计算，确定了合理的风机型号和电子元件的位置布置。
关键词：Flotherm；电子设备；热设计；风道特性；温度场Abstract：CFD Software can be applied in the accurate simulation of temperature field of electronic equipment or combination, it is useful in the thermal design of electronic equipment. In this paper, a type of electronic equipment is designed by CFD software, Flotherm, the pressure resistance characteristic and temperature field of equipment are simulated to determine the reasonable fan models and the locations of electronic components.Keywords：Flotherm；electronic equipment；thermal design；characteristic of wind channel；temperature field1．引言在电子封装技术水平不断提高的当今，电子产品的外形尺寸也朝着轻便小巧的方向发展，从而使得单位热流密度值迅速增大。
电子产品输出的是电信号，输入功率的很大一部分都成为了热功耗。
FLOTHERM在液冷散热器设计及优化中的应用艾默生网络能源有限公司(Emerson Network Power Co.,Ltd)黄昆问题的提出热容量大散热器及换热器的安装更加灵活噪音小，静音环保。
液冷系统具有优秀的灵活性，可以实现分离式的散热，即可以灵活把热交换器放置在距离热源较远的位置，以降低设备的噪音。
能够真正做到完全密封，防尘、防水。
散热器重量轻、体积小。
液冷散热技术特别适合于高功率密度的场合：冷却功率大于3KW以上，冷却区域的热流密度大于100W/cm2,热阻小于5℃/kW。
液冷散热器为液体冷却回路中最重要的吸热单元，对液体冷却回路的传热效率、可生产性、制造成本至关重要，液冷散热器的优化设计为液冷散热设计的关键技术之一。
散热器散热途径影响液体冷却散热的关键因素功率器件下方的流道数流道与散热器上盖板的距离不同尺寸的流道不同形状的流道流道内部密闭情况冷却回路的流量分配的均匀性以上为影响液冷散热器的主要因素，散热器的优化主要从这些因素入手，利用FLOTHERM软件可以方便、快捷、准确的实现液冷散热器的优化设计。
仿真分析模型外形尺寸：300mm(L)×200mm(H)×31mm(T)材料：6063/LF21冷却工质：40％EG ：60% DI Water生产工艺：铣槽＋焊接；型材＋焊接仿真分析的关键点及使用技巧合理的模型简化原则；进出水口与计算域的处理方法；进水口管内流速的处理；流道加工死角的处理；网格划分技术；Z模块周围加密网格。
Z取消网格平滑过渡选项；冷却液参数的处理；Cutout功能的应用技巧；收敛技术功率器件下方流道数对散热器性能的影响1：两流道散热器2：三流道散热器，增加一条回水流道功率器件下方流道数对散热器性能的影响两流道散热器表面温度三流道散热器表面温度仿真结果表明：三流道方案较两流道方案散热效果要好，同样的条件下，散热器表面的最高温度下降了约14℃。
流道与散热器上盖板的距离对散热器性能的影响流道向散热器表面移动5mm 仿真分析结果：流道向散热器表面移动5mm，散热器热点温度降低2.2℃，表明流道越靠近IGBT越好。
FloTHERM优化电子设备热设计FloTHERM作为电子行业热分析软件的市场领导者，拥有相当广泛的用户群。
很多公司都喜欢使用FloTHERM进行热传-流动分析，并对投资回报率信心十足。
在最近的一次调查中显示，98%的用户愿意向同行推荐FloTHERM，本文将详细介绍FloTHERM是如何帮助各行业的企业解决其所面临的热管理问题的。
一、概述FloTHERM是一款强大的应用于电子元器件以及系统热设计的三维仿真软件。
在任何实体样机建立之前，工程师就可以在设计流程初期快速并简易地创建虚拟模型，运行热分析以及测试设计更改。
FloTHERM采用先进的CFD(计算流体力学)技术，预测元器件、PCB板以及整机系统的气流、温度和传热，。
不同于其他热仿真件，FloTHERM是一款专为各类电子应用而打造的分析工具，其应用行业包含：◎电脑和数据处理;◎电信设备和网络系统;◎半导体设备，集成电路(ICs)以及元器件;◎航空和国防系统;◎汽车和交通运输系统;◎消费电子。
FloTHERM以专业、智能和自动而著称，区别于其他传统分析软件。
这些功能可协助热设计专家们将产能最大化，帮助机械设计工程师将学习过程减到最少，并为客户提供分析软件行业最高比率的投资回报率。
在中小型企业，一年时间，投资FloTHERM所带来的收益就是投资成本的数倍，公司规模越大，成本回收的速度越快。
用户可以从以下方面体验到使用FloTHERM解决电子热设计问题所带来的惊人利益：◎生产硬件前解决热设计问题;◎减少重新设计工作，降低每单位产品成本;◎增强可靠性和提高整体的工程设计程度;◎显著地缩短上市时间。
建模功能#e#二、建模功能1.SmartPartsFloTHERM软件提供了专门应用于电子设备热分析的参数化模型创建宏(SmartParts)，能够迅速、准确地为大量电子设备建模。
SmartParts技术应用范围：散热器、风扇、印刷电路板、热电冷却器、机箱、元器件、热管、多孔板和芯片。
基于FLOTHERM的固态功率放大器热设计文章对L波段固态功率放大器整机结构热设计进行了研究，并结合L波段固态功率放大器设计实例，最后给出了整机的仿真及实物测试结果。
标签：热设计；固态功率放大器；热仿真；FLOTHERM引言固态功率放大器主要由功率放大模块、增益放大模块、合成模块、耦合模块和控制电路等组成，功率放大模块在大功率条件下工作时，器件发热量大，使器件处于高温状态下工作。
而高温会使元器件电性能恶化，引起失效，导致设备可靠性下降。
资料表明：单个半导体元件的温度升高10 ℃～12 ℃，其可靠性降低50%[1]。
随着器件的密集化，电子设备的功率密度增大，对热设计的需求也日益强烈。
1 整机结构设计主要设计指标如下：频率范围1GHz～2.5GHz，功率增益≥50dB，最大输入功率≤10dBm，最大输出功率≥50dBm，环境适应性满足GJB3947A-2009环境4级设备要求，另外还有输入端口驻波比、输出功率平坦度、1dB压缩点输出功率、3dB压缩点输出功率、噪声系数、谐波抑制等指标要求。
功率放大模块采用某型号功率芯片，单个芯片无论在输出功率或功率增益方面都无法达到设计要求，因此，本方案选用两极放大串联的方式满足功率增益的要求，其中前级作为推动级，末级作为功率输出级，末级使用4路放大并联的方式满足输出功率的要求，前后两个放大级中的各单管放大电路设计成完全相同的形式。
信号流图如图1所示。
功率放大模块中的功率芯片满载时功耗较高达到115瓦。
五个功率放大模块共有10个芯片，芯片总功耗高达1150瓦，并且该芯片面积小，热流密度高，散热难度很大。
综合整机内部信号流、模块的功能、可装配性和可维修性等，為了更好的散热，整机结构布局如图2所示。
散热器由上下基板和中间散热片组成，在机箱高度方向放置于机箱中部，上下基板可以贴附散热器件，可以最大限度的增加机箱散热性能。
电源自带散热风机，因此将电源单独放置于机箱左侧的电源仓，不仅有利于散热，更有利于屏蔽强电信号。
