Simcenter FloEFD 2306版本新功能详解 | 嵌入CAD环境的CFD仿真

 

        新发布的Simcenter FloEFD 2306版本进一步拓展嵌入CAD环境的CFD软件的能力，加速电子热设计工作流程，在结构力学分析中新增多物理场仿真的改进，并具备更多功能，帮助工程师模拟复杂模型、加速研发以及保持一体化。阅读下文，您将了解更多主题，包括FloEFD嵌入Simcenter 3D环境的新版本，以及利用西门子Xcelerator互联互通来进一步优化产品全生命周期管理流程。

 

1. 功率器件热管理：IGBT紧凑模型

 

        汽车电气化到可再生能源产品中的功率模块（Power modules）利用功率半导体进行固态开关。尽管越来越多地采用SiC MOSFET和基于GaN的器件，作为功率模块的核心，IGBT仍然在许多应用中占据主导地位。IGBT热管理对热可靠性至关重要，准确地预测结温是很有价值的。

 

 

        一种常用于模拟稳态下的元器件的热建模方法是2R(双热阻)紧凑模型（2R (Two Resistor) compact thermal model）。但是，使用典型的双热阻模型建模方法，功率只能设置为常数值，或者由简单的方程式定义。这种方法的确适用于受电损耗的IGBT，使用非线性伏安特性可以更好地进行预测。在Simcenter FloEFD中，新增为IGBT建模的方法，即将电气元件和双热阻模型结合，通过非线性伏安特性曲线来确定热源。

        Simcenter FloEFD IGBT紧凑模型在仿真过程中是如何工作的呢? 在当前迭代中获取结温的值，从 I-V 图中预测IGBT功率，然后作为热源应用于双热阻模型，并不断进行迭代。

 

        下面用1分半的视频演示IGBT紧凑模型设置、结果后处理和实例选项的步骤。

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2. 降阶建模：用于BCI-ROM提取的参考温度

 

 

        独立于边界条件的降阶模型(BCI-ROMs) 支持以矩阵形式进行瞬态仿真分析，改进电路仿真工具(VHDL-AMS格式)中的电热建模，并支持系统仿真(FMU格式)。作为行业领先的技术，它公认价值的在于对所有热环境有效，并保持三维导热模型的精度。对于材料具有温度依赖性的模型，常常会有一个额外的步骤，将所有的依赖项替换成常数值。通过在导出设置中增加参考温度，可以快速地自动获取所有材料依赖项的常数值。

 

3. Component Explorer组件管理器：导入与导出组件列表

 

        现在，通过Microsoft Excel表格，您可以管理大量的电子元件材料和元件属性，例如功率。元件属性可以导出到Excel表格里进行编辑，然后再导入回去。导出的表格中元件的顺序与原列表的顺序保持一致。支持编辑的属性有：元件材料； 体热源的功率值; 双热阻元件的功率值; LED元件的电流。

 

4. Simcenter FLOEFD 2306中结构仿真的优化

 

4.1 Simcenter FLOEFD 的非线性求解器接口：Simcenter NASTRAN

 

 

        许多电子和其他领域应用到的结构分析都要求有非线性求解能力。Simcenter FloEFD和Simcenter NASTRAN非线性求解器已经实现新的连接。这意味着您可以在FloEFD中为非线性仿真分析配置新项目，并在同一个界面中进行求解和查看结果*。

 

        下方视频展示在Simcenter FloEFD中联通NASTRAN非线性求解器来进行仿真所包含的步骤。

 

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        *需要有独立的Simcenter NASTRAN的license，才能与Simcenter FloEFD连接，进行相关操作

 

4.2 结构分析： 大位移模拟

 

        考虑到几何模型位移导致的结构非线性行为，现在Simcenter FloEFD 2306 采用了Simcenter NASTRAN迭代求解器401的非线性求解能力。在下方视频中，您可以探索其中的步骤：

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4.3 结构分析： 接触公差（Tolerance based contacts）

 

        确定重叠部分或存在间隙的部分表面的接触，是结构分析中进行预处理的关键阶段之一。用业内其他仿真工具很耗时，尤其是对非理想状态的几何体进行仿真，往往还需要做其他的几何处理准备。现在，在Simcenter FloEFD 2306中，用户可以使用自动创建接触公差来进行仿真。

 

 

        考虑一个真实的产品案例，例如汽车前灯装置，它具有复杂的几何形状、安装了电子器件，并用球状接头安装了灯的连接器。可以想象到，我们需要对球状接触进行精确的分析，然而这会是一个巨大的挑战，而且会在预处理阶段耗费大量的时间。现在，通过Simcenter FloEFD 2306中自动创建接触公差功能，创建这样的接触将变得容易很多。下方视频展示使用该新功能的步骤。

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4.4 结构分析：网格长宽比设置-提升薄几何体建模效率

 

        从效率角度出发，为薄板或薄状的几何元件建模，例如具有较大长宽比的PCB板，在算力上是有利的。用户现在可以在结构网格设置中为特定的元件定义最大长宽比。下面用一个简短的视频展示设置网格长宽比的步骤。

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4.5 结构分析：为频率分析设置目标值

 

 

        Simcenter FloEFD 2306 提升了模态频域分析功能（Modal frequency domain analysis）。

        模态频域分析得出的特征值可以设置为分析的目标值，用作参数研究或者结果优化的目标函数，以便您更全面地探索设计空间。

 

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5. Simcenter FloEFD 2306：更快的网格划分速度

 

        下面展示笛卡尔网格生成器加速和优化不同模型的例子，这些模型具有不同的网格数目和体积。如图所示，在可扩展性方面，对于一千到两千万规模的网格模型，笛卡尔网格生成器为32核提升了9-12倍的速度。这是一个显著的改进，它比上一个版本提升了2-3倍的速度。

        新版本还优化了网格划分文件大小，并改善了网格文件读写的速度。现在网格划分文件写入所需的时间大大缩短了。

 

6. 更快地导入PCB数据：EDA Bridge 和 Smart PCB 速度提升

 

        EDA接口模块导入PCB板设计数据和智能 PCB（Smart PCB）生成模型的速度得到显著提升，并缩短了编辑Smart PCB功能后更新的时间。

 

        您可以从以下示例看到，在Simcenter FloEFD 2306中，5400w节点PCB板Smart PCB导入和网格生成的速度比2305版本快了6倍以上。版本间的迭代将持续帮助您加速从ECAD到嵌入CAD环境的热分析工作流程，使您能够在紧密的项目中评估更多的PCB设计。

 

7. Simcenter FLOEFD for Simcenter 3D：提升多物理场分析

 

Simcenter FloEFD 2306：Simcenter FLOEFD for Simcenter 3D，基于token的许可

 

        现在拥有token许可的Simcenter 3D用户也可以使用Simcenter FloEFD了，这使得工程师可以在Simcenter 3D 多物理场分析界面上获得Simcenter FloEFD计算流体动力学能力。这个产品叫做Simcenter FLOEFD SC。启动时，Simcenter FLOEFD SC在Simcenter 3D界面上作为流体分析选项卡出现。这是推动Simcenter Xcelerator客户使用Simcenter工具向前迈进的一步，满足客户集成的需求，使工程师们能在同一个工作环境中受益。

 

        在初始阶段，Simcenter FLOEFD SC将包含3个模块：基础软件、电子模块和和照明模块。如果您是Simcenter 3D用户，并且设计和分析人员更快、更精准的CFD仿真感兴趣，请与我们联系，了解基于token的许可来使用Simcenter FLOEFD SC更多信息。

 

8. PLM和嵌入CAD环境的CFD：Teamcenter项目定制

 

        西门子数字化工业持续响应客户的反馈，加强嵌入CAD的CDF分析软件与产品生命周期管理流程的联系，作为Siemens Xcelerator产品系列的一部分，致力于帮助客户实现数字孪生和数字线程目标。

 

        为了加强和Teamcenter的集成，Simcenter FLOEFD数据模型现储存为XML文件格式。这使得能够更轻松地自定义数据模型，集成到客户建立的工作流中。带有默认数据模型的文件将与此版本一起分发，以便您进行读取和编辑，并将数据返回到FloEFD中。带有数据模型的XML文件储存在本地的程序文件夹中，也可以储存在Teamcenter里。

9. 使用FMU的拓展选项：在Linux上运行FMU

 

        从Simcenter FloEFD导出的FMU里的所有必要的信息，包括几何数据，现在都可以在Linux上使用。Simcenter FloEFD导出的FMU被编译成独立于平台的单元，以便您在Linux系统上使用它，从而与其他软件，例如Simcener Amesim进行协同仿真。若其他软件也支持Linux, 您也可以在导入了FMU的Linux上远程运行Simcenter FloEFD 求解器。

10. Simcenter FloEFD 2306：新的西门子SALT License管理器

 

        为了简化和提升西门子产品体系内对客户授权许可的流程，作为持续整合不同授权系统的一部分，现在，在西门子许可服务器2.2.0.0上，Simcenter FloEFD支持SALT（Siemens Advanced Licensing Technology西门子高级许可技术）。请注意，升级到西门子许可服务器时，客户可以使用现有的许可证。Simcenter FloEFD 2306需要升级许可管理器。完整细节请参考Support Center支持中心和发布的重要文档。

 

        如对FloEFD及其他热仿真与热测试产品和解决方案感兴趣，请联系我们

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