Тепловое моделирование блоков радиоэлектронной аппаратуры

[Moral 1]

Здравствуйте.

Недавно по работе дали осваивать Ansys WB 15, вот уже четвертый день изучаю его всевозможными туториалами найденными в сети дополняя проверенным методом тыка. Но есть несколько вопросов, на которые в них ответа я так и не нашел, а спросить больше не у кого - поэтому вся надежда на вас.

 

У меня есть задание: смоделировать тепловыделения в блоке, где установлена охлаждающая трубка, несколько печатных плат, источников питания и проч. мишура. Насколько я понимаю, источниками тепла будет только температура вне блока и та, что выделяется на элементах. 

Как задавать первую я понял, ведь она мне известна. Как задавать материалы модели - тоже. Но как получить температуры на элементах?

 

До этого я работал с программой АСОНИКА-Т/ТМ, где можно задать мощность тепловыделения (мощности рассеяния) в ваттах, на каждом элементе и после получить поле температур + таблицу нагрузок на элементах. Можно ли здесь сделать как-нибудь вроде того? 

Так же, я так и не нашел где задавать вес элементов для анализа гармонической вибрации или удара.

 

Буду очень благодарен за любые советы :)

[soklakov 1 475]

До этого я работал с программой АСОНИКА-Т/ТМ

Поправьте, если ошибаюсь, Асоника ведь в качестве решалки Ansys использует? Откуда логично следует,  что те же расчетные возможности Вам будут доступны. Базы элементов нет - это да, но решалка-то та же.

задать мощность тепловыделения (мощности рассеяния) в ваттах

Можно ли здесь сделать как-нибудь вроде того? 

Так Internal Heat Generation. 

где задавать вес элементов

Масса вычисляется автоматически исходя из объема и плотности. Разве что Вас интересуют точечные массы. Они тоже есть.

вот уже четвертый день изучаю его

Это не срок Без паники.

[Moral 1]

Все верно, Асоника с Ансисрм завязана. Я догадываюсь, что возможно, но пока в упор их не вижу...

(Я дурак, да)

> Так Internal Heat Generation.

Спасибо, сейчас прибегу и проверю. Надеюсь, вы правы и это сдвинет меня с мертвой точки.

UPD: действительно, и как проглядел... (вот оно, незнание английского) Спасибо огромное, завтра буду пытаться играться с элементами, задавая мощности в стационарном тепловом. :)

Изменено 18 сентября 2014 пользователем Moral

[Moral 1]

Нет, кажется это не то... Во-первых, отказывается считаться без приложения нагрузки (если Thermal-Electric, то ток или напряжение, если Стационарный тепловой, то излучения, конвекции и проч.) при том не считая температуру среды за нагрузку.
 

Отсюда вопрос, что мне делать в случае, когда никаких условий кроме внешней температуры и мощностей тепловыделения не известно?

 
Следующей проблемой возникает то, что даже если задавать какую-то случайную температуру (допустим, над и под платой) то расчет проводится, но на температуру окружающей платы не меняет. На поле температур показывает только максимальную и минимальную температуру, заданную на обоих сторонах платы. 
 
Так же это значение сильно зависит от внешней температуры, даже если ставить запредельные значения.

Нечто аналогичное с значениями температуры

 
Итого вновь вопрошаю к знатокам: как же, все таки, задать параметры для радиоэлементов, чтобы смоделировать тепловыделения в сложном блоке? 
 
Плюс так и не разобрался с конвекцией. Если излучение можно задать от тела к телу, или извне к телу, то у конвекции такой возможности не нашел.

[soklakov 1 475]

Скажите, а Вы прочитали туториал по Heat Transfer? Очень стоит. А то пока сложно понимать, о чем Вы говорите.

[Moral 1]

Нет, не прочитал. Там нужен номер счета, а достать такой мне пока не представляется возможным. :)

Впрочем, я наконец-то понял как задавать тепловые мощности. Через тепловой поток с поверхности, а обратную связь вводить через конвекцию.

 

Осталось разобраться как проводить расчеты и импортировать результаты из CFX (для задания теплоотвода по медной трубке) или Icepak  (но это возможно и не понадобится) в Steady-State thermal.

Пробовал тут рисовать себе схемки, но подозреваю что они ошибочны и так импортировать данные не получится.

 

Изменено 27 сентября 2014 пользователем Moral

[soklakov 1 475]

Впрочем, я наконец-то понял как задавать тепловые мощности. Через тепловой поток с поверхности, а обратную связь вводить через конвекцию.

То есть объемная генерация тепла Вам не подходит? Почему?

Пробовал тут рисовать себе схемки, но подозреваю что они ошибочны и так импортировать данные не получится.

Скрее уж они избыточны.

Если в цепочке есть CFX или Fluent, то зачем все остальное?

[Moral 1]

То есть объемная генерация тепла Вам не подходит? Почему?

Сколько не пробовал с ней играться, никакого влияния на на внешнюю температуру она не оказывала. Аналогично с полной изоляцией (Perfectly Insulated) - тоже не изолирует выделенные объекты, даже если на них нет никаких нагрузок. Хотя возможно, я что-то делаю ошибочно.

 

 

 

Если в цепочке есть CFX или Fluent, то зачем все остальное?

Ну, насколько я понял CFX мне будет нужен для моделирования теплотрубки с последующей интеграцией в тепловой анализ. Возможно, в принципе, ограничить все CFX->Steady-State Thermal, наверное. 

 

Всяко это еще наброски, не знаю сколько времени займет на разобраться с самим CFX и объединением результатов. 

Изменено 29 сентября 2014 пользователем Moral

[soklakov 1 475]

Хотя возможно, я что-то делаю ошибочно.

Практически наверняка. Но Вы же не хотите базовых туториалов почитать, как Вам помогать?

Возможно, в принципе, ограничить все CFX->Steady-State Thermal, наверное. 

Всё, что считает Steady-State Thermal может посчитать CFX(Fluent). Нет смысла что-то импортировать/экспортировать.

Если для моделирования трубки необходимо считать CFD - то и остальную задачу можно посчитать в том же пакете, full-coupled так сказать.

[Moral 1]

Но Вы же не хотите базовых туториалов почитать

 

Дело не в желании, а в возможности. Все что было доступно мне в открытом доступе и на русском языке по, конкретно, тепловому моделированию в Ансисе, я прочитал. А то, на что вы предоставляли ссылку выше, требует регистрации и клиентского номера.

 

 

Если для моделирования трубки необходимо считать CFD - то и остальную задачу можно посчитать в том же пакете, full-coupled так сказать.

Хм... Ну раз так, попробую поиграть в нем в ближайшие дни. Спасибо.

Изменено 29 сентября 2014 пользователем Moral

[Moral 1]

Однако, заработала генерация тепла, стоило переназначить с метровой длины на миллиметровую. 

 

Понял что все можно было бы решить в Icepak, но при попытке импортировать в него геометрию он выдает Not writing solver data и элементы сборки не импортируются. Пробовал как со сложными, так и с банальными кубами. 

 

--

Я правильно понимаю, что в Ansys некоторые подсистемы почти дублируют себя по функционалу? 

Изменено 1 октября 2014 пользователем Moral

[soklakov 1 475]

Я правильно понимаю, что в Ansys некоторые подсистемы почти дублируют себя по функционалу?

Icepak использует решатель Fluent'а, но препост его заточен под электронику. Если Вы об этом, то да - правильно.

[Moral 1]

Извиняюсь что в очередной раз надоедаю, но спрашивать больше почти негде, а начальство дышит в спину :)

 

Продолжаю мучить ансис и возник такой вопрос:

Возможно ли распилить бы одну модель на десяток составляющих (потому что при импорте в Icepak целиком она представляет из себя невнятную кашу, разобраться в которой весьма затруднительно), а после объединить в едином расчете. Например, назначить материалы корпуса и элементов в Mechanical, мощности рассеивания на импортированном файле ECAD в Icepak, а тепловую трубку в CFX, после чего вернуть все в тот же Icepak или Mechanical в собранном виде для получения окончательного результата. Не знаю, возможно ли это и не исказит ли это результаты?

 

И да, попутно спрошу, где можно почитать про импорт ECAD`овских файлов на/в MCAD модели? Интересует возможность и практика применения такого (так как обнуражилось, что на модели которую я должен смоделировать отсутствуют даже минимизированные элементы, зато имеется файл из Cadence).

 

Заранее спасибо.

Изменено 9 октября 2014 пользователем Moral

[Moral 1]

Что-то здесь совсем пусто, а я вновь с надоевшими всем ламерскими вопросами. Пока не уволят :)

Ну да ладно, с большинством из прозвучавших вопросов я вроде как разобрался, разве что водяное охлаждение моделировать пока не стал. Теперь у меня такой вопрос: как грамотно сгенерировать сетку мешером айспака?

 

Он у меня выдает либо жуткую кривоту, либо чересчур детализированную, либо ошибку. В отличие от Icepak, мешер в строенный в Механику делает сетку если не идеальной, то много лучше и быстрее. И её очень просто довести до грамотного вида встроенными средствами. 

 

На какие параметры мне стоит опираться для создания оптимальной сетки в айспаке? Чтобы он сам определял где действительно стоит делать высокую детализацию, дабы не перегружать и без того не шибко мощный компьютер.

 

И можно ли как-то импортировать в айспак сетку из механики? Это было бы совсем идеальным вариантом.

Изменено 28 октября 2014 пользователем Moral

[soklakov 1 475]

И можно ли как-то импортировать в айспак сетку из механики? Это было бы совсем идеальным вариантом.

Может быть странно, но нет)

Приходит в голову вариант открывать *.cas-файл, подготовленный айспаком, во Fluent'е и подгружать туда сетку из мешинга. Но тогда возникает вопрос, а почему бы не считать сразу во Fluent'е.

 

На какие параметры мне стоит опираться для создания оптимальной сетки в айспаке?

Сам не смотрел, но в курсе нет указаний к этому?

[Moral 1]

Может быть странно, но нет)

Весьма-весьма печально.

а почему бы не считать сразу во Fluent'е.

 

Ну, потому что я не умею считать в самом Fluent, а время сдачи ТЗ уже почти подошло. К тому же, я не знаю, можно ли туда импортировать ECAD файлы (если бы не этот ECAD, я бы уже давно все смоделировал в Механике (если бы разобрался с водяным охлаждением)). ;)

 

Сам не смотрел, но в курсе нет указаний к этому?

Я бы с радостью проверил, но доступ к этому ресурсу доступен только с Customer Number. Мой, увы, не подходит. 

[kristeen 355]

Я бы с радостью проверил, но доступ к этому ресурсу доступен только с Customer Number.

Так в хелпе tutorial 8 и 20.

 

Про доступ к курсам -- так вообще... Мне иногда кажется, что насильно их каждому давай -- и то народ будет спрашивать "А где взять?"

 

Вы бы геометрию выложили и задачу описали. Вдруг окажется, что все проще, чем Вам кажется.

[Moral 1]

Вы бы геометрию выложили

Геометрию выложить никак не могу, увы. Но могу описать:

Герметичный прямоугольный блок, симметричный сверху и снизу, разделенный корпусом (в разрезе был бы как буква Н - сверху и снизу крышки), на одной стороне к которому припаяна трубка, по которой, с разной скоростью, течет жидкость. На обеих сторонах корпуса установлены платы, источники питания в корпусах, излучатели, делители и еще кучка мелких элементов. 

 

Изначальный объект - сборка из SW. Часть элементов в сборку помещена уже в минимизированном виде (в виде прямоугольников), но те что должны быть установлены на платы (которые устанавливаются с двух сторон корпуса) имеются только в ECAD файле. 

 

Требование простое: получить температуры на элементах при заданных мощностях тепловыделения на них, с учетом водяного охлаждения (скорость и тип жидкости может меняться).

 

 

---

Что я уже сделал:

1. Избавился от объектов "пайки", болтов и проч. мелких элементов;

2. Исключил из расчета все поверхностные тела (вообще без понятия зачем они там);

3. Разделил все объекты по группам, дабы облегчить себе задание параметров;

4. Назначил Simplify 3 lv на все элементы имеющие сложную форму.

 

Что у меня дальше по плану:

1. Импорт ECAD файлов на платы;

2. Создание сетки встроенным мешером айспака;

3. Задание граничных условий одного-двух элементов для проверки модели на работоспособность

4. В случае если все работает - задать все оставшиеся элементы и выполнить расчет без учета водяного охлаждения;

5. Научиться в водяное охлаждение;

6. Добавить водяное охлаждение к расчету;

7. Провести новый расчет, с учетом водяного охлаждения;

8. Убедиться, что результаты не абсурдны;

9. Написать отчет по проделанной работе;

10. Напиться по этому поводу.

Изменено 29 октября 2014 пользователем Moral

[kristeen 355]

Я бы добавил минус первым пунктом Выполнение пары туториалов, а нулевым -- Расчет простой геометрии и сравнение результатов с известными данными.

 

В принципе, многие обходятся без первых семи..

[dronm 26]

Просто скачай и посмотри

http://www.ansys.com/Resource+Library/Webinars/Best+Practices+for+Meshing+Complex+Geometries+in+ANSYS+Icepak+-+Webinar

Там же можно найти про импорт ECAD