Simcenter FloEFD 2306版本新功能詳解 | 嵌入CAD環(huán)境的CFD仿真

• 2023-07-06 17:33:34 來源：軟服之家

新發(fā)布的Simcenter FloEFD 2306版本進一步拓展嵌入CAD環(huán)境的CFD軟件的能力，加速電子熱設(shè)計工作流程，在結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中新增多物理場仿真的改進，并具備更多功能，幫助工程師模擬復(fù)雜模型、加速研發(fā)以及保持一體化。閱讀下文，您將了解更多主題，包括FloEFD嵌入Simcenter 3D環(huán)境的新版本，以及利用西門子Xcelerator互聯(lián)互通來進一步優(yōu)化產(chǎn)品全生命周期管理流程。

1.功率器件熱管理：IGBT緊湊模型

從汽車電氣化到可再生能源產(chǎn)品，其中功率模塊利用功率半導(dǎo)體進行固態(tài)開關(guān)。盡管越來越多地采用SiC MOSFET和基于GaN的器件，作為功率模塊的核心，IGBT仍然在許多應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位。IGBT熱管理對熱可靠性至關(guān)重要，準(zhǔn)確地預(yù)測結(jié)溫是很有價值的。

(相關(guān)資料圖)

一種常用于模擬穩(wěn)態(tài)下的元器件的熱建模方法是2R(雙熱阻)緊湊模型（2Rcompact thermal model）。但是，使用典型的雙熱阻模型建模方法，功率只能設(shè)置為常數(shù)值，或者由簡單的方程式定義。這種方法的確適用于受電損耗的IGBT，使用非線性伏安特性可以更好地進行預(yù)測。在Simcenter FloEFD中，新增為IGBT建模的方法，即將電氣元件和雙熱阻模型結(jié)合，通過非線性伏安特性曲線來確定熱源。

Simcenter FloEFD IGBT緊湊模型在仿真過程中是如何工作的呢? 在當(dāng)前迭代中獲取結(jié)溫的值，從I-V圖中預(yù)測IGBT功率，然后作為熱源應(yīng)用于雙熱阻模型，并不斷進行迭代。

下面用1分半的視頻演示從IGBT緊湊模型設(shè)置、結(jié)果后處理到實例選項的步驟。

2.降階建模：用于BCI-ROM提取的參考溫度

獨立于邊界條件的降階模型(BCI-ROMs)支持以矩陣形式進行瞬態(tài)仿真分析，改進電路仿真工具(VHDL-AMS格式)中的電熱建模，并支持系統(tǒng)仿真(FMU格式)。

作為行業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)，它公認(rèn)價值的在于對所有熱環(huán)境有效，并保持三維導(dǎo)熱模型的精度。對于材料具有溫度依賴性的模型，常常會有一個額外的步驟，將所有的依賴項替換成常數(shù)值。通過在導(dǎo)出設(shè)置中增加參考溫度，可以快速地自動獲取所有材料依賴項的常數(shù)值。

3. 組件管理器：導(dǎo)入與導(dǎo)出組件列表

現(xiàn)在，通過Microsoft Excel表格，您可以管理大量的電子元件材料和元件屬性，例如功率。元件屬性可以導(dǎo)出到Excel表格里進行編輯，然后再導(dǎo)入回去。導(dǎo)出的表格中元件的順序與原列表的順序保持一致。支持編輯的屬性有：元件材料；體熱源的功率值; 雙熱阻元件的功率值; LED元件的電流。

4. Simcenter FLOEFD 2306中結(jié)構(gòu)仿真的優(yōu)化4.1Simcenter FLOEFD 的非線性求解器接口：Simcenter NASTRAN

許多電子和其他領(lǐng)域應(yīng)用到的結(jié)構(gòu)分析都要求有非線性求解能力。Simcenter FloEFD和Simcenter NASTRAN非線性求解器已經(jīng)實現(xiàn)新的連接。這意味著您可以在FloEFD中為非線性仿真分析配置新項目，并在同一個界面中進行求解和查看結(jié)果*。

下方視頻展示在Simcenter FloEFD中聯(lián)通NASTRAN非線性求解器來進行仿真所包含的步驟。

*需要有獨立的Simcenter NASTRAN的license，才能與Simcenter FloEFD連接，進行相關(guān)操作

4.2 結(jié)構(gòu)分析：大位移模擬

考慮到幾何模型位移導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)非線性行為，現(xiàn)在Simcenter FloEFD 2306 采用了Simcenter NASTRAN迭代401求解器的非線性求解能力。在下方視頻中，您可以探索其中的步驟：

4.2 結(jié)構(gòu)分析：接觸公差

確定重疊部分或存在間隙的部分表面的接觸，是結(jié)構(gòu)分析中進行預(yù)處理的關(guān)鍵階段之一。用業(yè)內(nèi)其他仿真工具很耗時，尤其是對非理想狀態(tài)的幾何體進行仿真，往往還需要做其他的幾何處理準(zhǔn)備?，F(xiàn)在，在Simcenter FloEFD 2306中，用戶可以使用自動創(chuàng)建接觸公差來進行仿真。

考慮一個真實的產(chǎn)品案例，例如汽車前燈裝置，它具有復(fù)雜的幾何形狀、安裝了電子器件，并用球狀接頭安裝了燈的連接器。可以想象到，我們需要對球狀接觸進行精確的分析，然而這會是一個巨大的挑戰(zhàn)，而且會在預(yù)處理階段耗費大量的時間?，F(xiàn)在，通過Simcenter FloEFD 2306中自動創(chuàng)建接觸公差功能，創(chuàng)建這樣的接觸將變得容易很多。

下方視頻展示新功能的使用步驟：

4.3 結(jié)構(gòu)分析：網(wǎng)格長寬比設(shè)置-提升薄幾何體建模效率

從效率的角度出發(fā)，為薄板或薄狀的幾何元件建模，例如具有較大長寬比的PCB板，在算力上是有利的。用戶現(xiàn)在可以在結(jié)構(gòu)網(wǎng)格設(shè)置中為特定的元件定義最大長寬比。下面用一個簡短的視頻展示設(shè)置網(wǎng)格長寬比的步驟。

4.4結(jié)構(gòu)分析：為頻率分析設(shè)置目標(biāo)值

Simcenter FloEFD 2306提升了模態(tài)頻域分析功能（Modal frequency domain analysis）。模態(tài)頻域分析得出的特征值可以設(shè)置為分析的目標(biāo)值，用作參數(shù)研究或者結(jié)果優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，以便您更全面地探索設(shè)計空間。

5.Simcenter FloEFD 2306：更快的網(wǎng)格劃分速度

下面展示笛卡爾網(wǎng)格生成器加速和優(yōu)化不同模型的例子，這些模型具有不同的網(wǎng)格數(shù)目和體積。如圖所示，在可擴展性方面，對于一千到兩千萬規(guī)模的網(wǎng)格模型，笛卡爾網(wǎng)格生成器為32核提升了9-12倍的速度。這是一個顯著的改進，它比上一個版本提升了2-3倍的速度。

新版本還優(yōu)化了網(wǎng)格劃分文件大小，并改善了網(wǎng)格文件讀寫的速度?，F(xiàn)在網(wǎng)格劃分文件寫入所需的時間大大縮短了。

6. 更快地導(dǎo)入PCB數(shù)據(jù)：EDA Bridge 和 Smart PCB 速度提升

EDA接口模塊導(dǎo)入PCB板設(shè)計數(shù)據(jù)和智能 PCB（Smart PCB）生成模型的速度得到顯著提升，并縮短了編輯Smart PCB功能后更新的時間。

您可以從以下示例看到，在Simcenter FloEFD 2306中，5400w節(jié)點PCB板Smart PCB導(dǎo)入和網(wǎng)格生成的速度比2305版本快了6倍以上。版本間的迭代將持續(xù)幫助您加速從ECAD到嵌入CAD環(huán)境的熱分析工作流程，使您能夠在緊密的項目中評估更多的PCB設(shè)計。

7. FLOEFD for Simcenter 3D：提升多物理場分析

Simcenter FloEFD 2306：Simcenter FLOEFD for Simcenter 3D，基于token的許可

現(xiàn)在擁有token許可的Simcenter 3D用戶也可以使用Simcenter FloEFD了，這使得工程師可以在Simcenter 3D 多物理場分析界面上獲得Simcenter FloEFD計算流體動力學(xué)能力。這個產(chǎn)品叫做Simcenter FLOEFD SC。

啟動時，Simcenter FLOEFD SC在Simcenter 3D界面上作為流體分析選項卡出現(xiàn)。這是推動Simcenter Xcelerator客戶使用Simcenter工具向前邁進的一步，滿足客戶集成的需求，使工程師們能在同一個工作環(huán)境中受益。

在初始階段，Simcenter FLOEFD SC將包含3個模塊：基礎(chǔ)軟件、電子模塊和和照明模塊。如果您是Simcenter 3D用戶，并且設(shè)計和分析人員更快、更精準(zhǔn)的CFD仿真感興趣，請與我們聯(lián)系，了解基于token授權(quán)來使用Simcenter FLOEFD SC更多信息。

8. PLM和嵌入CAD環(huán)境的CFD：Teamcenter項目定制

西門子數(shù)字化工業(yè)持續(xù)響應(yīng)客戶的反饋，加強嵌入CAD的CDF分析軟件與產(chǎn)品生命周期管理流程的聯(lián)系，作為Siemens Xcelerator產(chǎn)品系列的一部分，致力于幫助客戶實現(xiàn)數(shù)字孿生和數(shù)字線程目標(biāo)。

為了加強和Teamcenter的集成，Simcenter FLOEFD數(shù)據(jù)模型現(xiàn)儲存為XML文件格式。這使得能夠更輕松地自定義數(shù)據(jù)模型，集成到客戶建立的工作流中。帶有默認(rèn)數(shù)據(jù)模型的文件將與此版本一起分發(fā)，以便您進行讀取和編輯，并將數(shù)據(jù)返回到FloEFD中。帶有數(shù)據(jù)模型的XML文件儲存在本地的程序文件夾中，也可以儲存在Teamcenter里。

9. 使用FMU的拓展選項：在Linux上運行FMU

從Simcenter FloEFD導(dǎo)出的FMU里的所有必要的信息，包括幾何數(shù)據(jù)，現(xiàn)在都可以在Linux上使用。Simcenter FloEFD導(dǎo)出的FMU被編譯成獨立于平臺的單元，以便您在Linux系統(tǒng)上使用它，從而與其他軟件，例如Simcener Amesim進行協(xié)同仿真。若其他軟件也支持Linux, 您也可以在導(dǎo)入了FMU的Linux上遠(yuǎn)程運行Simcenter FloEFD 求解器。

10. Simcenter FloEFD 2306：新的西門子SALT License管理器

為了簡化和提升西門子產(chǎn)品體系內(nèi)對客戶授權(quán)許可的流程，作為持續(xù)整合不同授權(quán)系統(tǒng)的一部分，現(xiàn)在，在西門子許可服務(wù)器2.2.0.0上，Simcenter FloEFD支持SALT（Siemens Advanced Licensing Technology）。請注意，升級到西門子許可服務(wù)器時，客戶可以使用現(xiàn)有的許可證。Simcenter FloEFD 2306需要升級許可管理器。完整細(xì)節(jié)請參考Support Center支持中心和發(fā)布的重要文檔。

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