Simcenter FloEFD 2306版本新功能详解 | 嵌入CAD环境的CFD仿真
来源：软服之家 2023-07-06 17:33:34
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紧凑模型从汽车电气化到可再生能源产品，其中功率模块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。
(相关资料图)
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（2Rcompact 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分半的视频演示从IGBT紧凑模型设置、结果后处理到实例选项的步骤。
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. 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4.1Simcenter 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。
*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401求解器的非线性求解能力。在下方视频中，您可以探索其中的步骤：
4.2 结构分析：接触公差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。
下方视频展示新功能的使用步骤：
4.3 结构分析：网格长宽比设置-提升薄几何体建模效率从效率的角度出发，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。
4.4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。
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. 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授权来使用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）。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。
