加速完成热设计尽可能地减少返工和物理原型设计腾出宝贵的工程资源用于创新开拓【Simcenter Flotherm】

加速完成热设计尽可能地减少返工和物理原型设计腾出宝贵的工程资源用于创新开拓【Simcenter Flotherm】

Simcenter Flotherm通过先进的电子热仿真技术，助力工程师加速完成热设计，有效减少返工和物理原型设计，从而将宝贵的工程资源集中于创新开拓。其精准的CFD分析能力可提前识别热风险，但仿真模型的可靠性需通过仪器检测获取的真实温度与流量数据予以验证。这种“仿真驱动+检测验证”的闭环流程，显著提升了设计一次成功率，缩短产品上市周期。

加速完成热设计，尽可能地减少返工和物理原型设计，腾出宝贵的工程资源用于创新开拓【Simcenter Flotherm】。该软件凭借强大的热仿真能力，精准预测电子设备的热行为，助力工程师在早期设计阶段发现问题。同时，依托计量检测技术，将仿真中的关键热参数与实际测试数据进行严格比对和校准，确保模型高度还原真实工况。计量检测不仅提升了热设计的准确性和可靠性，更有效减少了设计误差，避免后期返工，让工程团队能将更多精力投入创新，加速产品迭代。

优势

提前进行热设计可避免后期设计返工，消除对物理原型设计的需求

拖放式库功能实现完整的工作流嵌入和供应链支持

合理设计的冷却解决方案可最大限度地减少产品重量和成本

可用于选择从产品概念到最终设计的冷却策略

Smartparts支持快速建模

快速强大的网格划分和解决方案支持全自动设计空间探索和设计优化

用户界面支持日语和简体中文

独特的Flexx授权许可选项允许运行Simcenter Flotherm或Simcenter Flotherm XT软件

摘要

电子产品正在加剧所有行业领域产品的复杂性，包括汽车和运输、航空航天和国防、电子产品和半导体以及消费品。虽然产品复杂性不断增加，但产品设计的时间和预算却在不断缩短。微型化趋势迫使机械和电子设计流程趋于一致，并提高了功率密度。这就导致高效散热比以往都更加困难，从而产生性能和可靠性问题，还可能引发安全问题。提前进行电子冷却专用热设计软件有力帮助企业开发轻便、轻薄、静音且成本更低的产品。

球栅阵列封装的爆炸图，显示物体的表面温度

Simcenter Flotherm提供了解决方案

一整套Smartparts软件，即智能多级模型创建宏，可在单一对象中提供详细而紧凑的表征。Smartparts结合了几何定义、材料属性和网格设置，支持在不同项目中轻松创建和重复使用模型。支持的Smartparts涵盖从半导体芯片到外壳的所有内容。

Simcenter Flotherm软件是Siemens Xcelerator软硬件和服务业务平台的一大构成，它提供Windows文件资源管理器样式的项目管理工具，附带拖放功能和库系统。已安装库中提供数百个基于Smartparts的对象和属性（包括风扇、组件、散热器、材料、热界面材料等），支持跨电子供应链的模型共享。CAD样式的鼠标驱动绘图板提供简单的绘图、拖放和对象捕捉功能操作，可快速创建和处理参数化指定模型。

封装基板上的走线显示电压

电子组件建模

填充的印刷电路板(PCB)是产品的核心。Simcenter Flotherm提供广泛多元的PCB建模级别，可根据整个开发工作流程中可用数据的情况，显著提高解决方案的速度和准确性。

在早期设计中，在电路板或布局的细节尚未明确之前，简单模块模型采用解析方法计算印刷电路板的有效热传导率。在后期设计中，Simcenter Flotherm基于图像的处理技术能够高效捕捉铜在整个电路板上的局部变化效应。

爆炸图液冷IGBT模块显示物体温度和流量

芯片封装建模

Simcenter Flotherm支持广泛多元的组件热模型。在概念设计过程中，它赋能运用简单的模块和双电阻模型来快速评估架构选择和设计空间探索。双电阻和DELPHI热电阻详细模型可以使用Simcenter Flotherm Pack软件即服务创建。

实际零件在不同环境中的响应可以使用Simcenter T3STER硬件和Simcenter POWERTESTER硬件进行测量。从这些测量中得出的RC梯形模型可以直接在Simcenter Flotherm中用于瞬态仿真，以研究瞬态效应和评估温度控制策略。根据测量数据校准详细的热模型，调整模型参数以匹配实际部件的响应，从而在空间和时间上提供超过99%的模型精度。

Simcenter Flotherm还支持创建与边界条件无关的降阶模型(BCI ROM)和SPICE子电路热网表导出。BCI ROM为长时间功率与时间曲线（例如电动汽车的行驶工况）提供非常快速的仿真。

传导、对流、辐射、相变和太阳辐射

电子冷却应用要求全共轭传热成为常态而非特殊情况，并且能够考量电子系统中常常存在的大量物体之间的太阳辐射和热辐射。

支持多物理场仿真，捕获电导体（如电源网和电源层）甚至电源组的焊线中的焦耳热。多物理场建模还可以捕获封装相变材料(PCM)的潜热效应。

主动热管理策略

现代电子产品依赖于先进的软件式热管理策略，通过温度依赖组件电源提供支持。Simcenter Flotherm还支持依据监控温度和瞬态恒温控制实现基于瞬态频率的功率控制。

处理MCAD数据

Simcenter Flotherm用于通过MCAD Bridge模块导入NX软件、Solid Edge软件、Creo Parametric、SOLIDWORKS和CATIA V5数据后，对机械CAD数据进行修复和简化。MCAD Bridge模块提供智能体素化，高效处理复杂又高质的MCAD数据。

处理ECAD(EDA)数据

Simcenter Flotherm EDA Bridge模块可直接连接到西门子的BoardStation和Xpedition软件Cadence Allegro以及Zuken CR5000。支持IDF和ODB++文件的导入，为西门子的PADS软件和其他EDA软件提供支持。在EDA Bridge模块的支持下，组件可以交换为库中的热模型，还可以在导入时根据尺寸、功率和功率密度筛选组件，且热功率列表能以.csv文件形式导入和导出。电源层和接地层等中直流压降引起的焦耳热功率可以从HyperLynx软件导入。

工作流集成

Simcenter Flotherm支持通过FloXML创建、操作、执行和后处理外部模型，以及使用FloSCRIPT录制和重放交互式操作。ECXML支持与其他供应商的工具进行热模型交换。Simcenter Flotherm以JEDEC JEP30-T100格式导入热模型。

1U服务器，具有速度色流线和表面温度

快速、稳健的网格划分和解决方案

基于Simcenter Flotherm Cartesian的Instamesh技术提供即时且完全稳健的网格划分，Windows和Linux上的多核并行求解器能够处理现代电子产品中高度复杂又数量庞大的离散对象。

网格设置与几何体相关联，并保留分辨率，以防对象在模型中移动或添加到库中以供将来使用和共享。

后处理

全面的后处理功能提供平面、曲面和等值面图，并辅以图解以注释仿真结果值。获得专利的BottleNeck(BN)和ShortCut(SC)数有助于确定设计中可用于改善冷却的方面。捕获数据中心应用的热通道和冷通道的索引。可以使用免费的Simcenter Flotherm Viewer在您的企业内外共享结果。

传统的数据中心数据大厅显示过道内复杂的气流

设计空间探索和优化

Simcenter Flotherm随附的Command Center模块包括实验设计(DoE)和响应面优化(RSO)，还通过相关矩阵确定哪些输入参数组合对所选输出变量（如组件温度）的影响最大。Simcenter Flotherm也可以通过HEEDS软件进行访问，以实现多学科优化。