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Exercices Version 8.2

FloTHERM V8.2 Cours de Base Tutoriel

FloTHERM V8.2 Revision 01 2009 Mentor Graphics Corporation Commercial-in-Confidence Page 1

TUTORIAL 1: OPERATIONS BASIQUES DE FloTHERM

Ce tutorial a pour but de d’apprendre les opérations basiques FloTHERM. Il consiste à ouvrir un modèle qui a déjà été résolu et d’y découvrir les informations disponibles dans les différentes fenêtres de FloTHERM. Les étapes vont être les suivantes : 1. Ouvrir et découvrir un modèle existant. 2. Regarder la géométrie et le maillage. 3. Vérifier les graphiques de convergence. 4. Analyser les résultats dans les tableaux et dans Visual Editor.

Tutorial 1 – Opérations basiques de FloTHERM

Démarrer FloTHERM en allant dans [Start\Programs\MentorMA\FloTHERM8.2\FloTHERM8.2] ou en utilisant le raccourci du bureau.

Une fenêtre d’ouverture indiquant le logiciel et sa version apparaît suivie du Project Manager.




Importer un modèle déjà résolu en cliquant dans [Project\Import Project \Pack File] et en sélectionnant Tutorial 1.pack.

NOTE : Ce fichier est disponible en téléchargement sur SupportNet ou sera fourni par l’instructeur.

Tous les objets utilisés pour décrire le modèle FloTHERM sont rajoutés dans l’assemblage ‘Père’ (Root Assembly) du Project Manager. Prendre un peu de temps pour se familiariser avec les objets qui composent ce modèle.

Vous pouvez cliquer sur chaque ‘+’ pour développer ce nœud et ainsi avoir accès aux objets intégrés à ce nœud. Cliquer sur le ‘–‘ pour refermer le noeud.

Pour développer tous les noeuds d’un seul coup, utiliser la touche F6. Utiliser la barre de déroulement verticale pour avoir accès à tous les composants.

Appuyer sur F4 pour récupérer la vue par défaut.




Sélectionner l’objet ‘Chassis’ puis faire un click droit pour accéder au menu de ‘Enclosure’. Sélectionner ‘material’ et vérifier que le matériau ‘Steel (Mild)’ est attaché.

Cliquer sur ‘Dismiss’ pour fermer la boite de dialogue.




Cliquer sur l’icône ‘Tables’ puis sélectionner la première instance de ‘Chassis’ dans la liste de la géométrie du modèle. Cliquer sur longlet ‘Object/Attribute’. Noter que ‘Steel (Mild)’ est bien écrit dans la comonne des matériaux.

Naviguer dans les tables en utilisant les barres de défilement horizontales et verticales et regarder les autres attributs attachés aux différents objets du modèle.

Tous les attributs sont colorés en bleu. En double-cliquant sur un attribut dans la fenêtre des tables, on accède à ses propriétés et ainsi les éditer. Essayer de double-cliquer sur ‘Steel (Mild)’ pour voir comment il est défini. Cliquer sur ‘Cancel’ quand vous aurez fini de vous familiariser avec cette boite de dialogue.




Cliquer sur l’icône ‘Drawing Board’ pour lancer la fenêtre de la ‘Drawing Board’ et vérifier la géométrie et le maillage.

Toute la géométrie du modèle est présentée en filaire selon 4 points de vue différents.

Presser de nouveau F6 sur votre clavier pour développer tous les sous assemblages et ainsi voir la géométrie en détail.

Nous allons maintenant afficher une seule vue à l’écran. Cliquer sur la vue 0 (View 0) pour la rendre active. Cliquer sur l’icône

‘Picture Mode’, , afin d’avoir la vue 0 en plein écran. Cliquer sur la touche ‘Tab’ du clavier pour aller à la vue suivante jusqu’à ce que vous ayez la vue 2 (View 2) à l’écran.

Taper ‘g’ sur votre clavier pour faire apparaître le maillage.

Taper ‘g’ de nouveau pour le faire disparaître.




Vérifier les paramètres du maillage cliquant sur [Grid\System].

Vous pouvez voir les paramètres de maillage (Minimum Size et Maximum Size) dans la direction Xo.

Pour voir les paramètres dans les autres directions, maintenir le bouton gauche de la souris enfoncé sur ‘Xo-Direction’ et choisir les directions Yo ou Zo en sélectionnant ‘Yo-Direction’ ou ‘Zo-Direction’.

Noter que c’est ici que l’on accède au nombre total de cellules du maillage ‘Total No. Cells’ en bas à droite de la boite de dialogue.

Cliquer sur l’icône ‘Profiles’ pour ouvrir la fenêtre des profiles.

NOTE : Si la totalité des trois courbes ne semble pas visible, utiliser la commande [Plots\Tile] dans les menus du haut.

Noter que le graphique ‘Residuals vs Iteration 1’ montre que toutes les courbes ont atteint l’axe des abscisses. Cela indique que le niveau d’erreur retrouvé en calculant les équations de conservation est acceptable.

Noter que dans chaque graphe ‘Monitor Points v Iteration’, les courbes sont relativement plates. Cela indique que les résultats ont atteint un régime permanent.

Ces courbes démontrent donc à la fois que les erreurs résiduelles sont faibles et que les résultats ont atteint le régime permanent. Nous pouvons donc avoir une grande confiance dans la solution.




Cliquer sur l’icône de ‘Visual Editor’ pour ouvrir la fenêtre de ‘Visual Editor’.

La fenêtre de ‘Visual Editor’ est divisée en trois sections :

1. La partie graphique (à droite)

2. L’arbre de ‘Visual Editor’ (en haut à gauche)

3. La ‘Property Sheet’ (en bas à gauche)




Dans l’arbre de ‘Visual Editor’, aller dans [Results\Particles node] et sélectionner l’objet ‘Air From Side Vent’.

Dans la page de propriété (Property Sheet) qui apparaît, cocher le bouton ‘On’ de la source de particule.

Animer les particules en cliquant sur l’icône ‘Play’, , dans la barre d’outil en haut. Stopper l’animation lorsque vous aurez fini

de la regarder en cliquant sur l’icône ‘Stop’, , dans la barre d’outil en haut.

Décocher ‘On’ dans la page de propriétés de la source de particules.




Dans l’arbre de ‘Visual Editor’, aller au noeud [Results\Plots] et sélectionner l’objet ‘Temperature Plane’.

Dans la page de propriétés qui apparaît , cocher ‘On’.

Cliquer sur ‘select mode’ ( ) pour pouvoir sélectionner le plan et le bouger.

Chercher le manipulateur dans l’un des coins du plan.

Utiliser la souris pour déplacer le plan de température à un autre emplacement de l’écran.




Cliquer sur l’icône ‘Tables Below Geometry’ dans la barre d’outils à gauche de la fenêtre pour afficher la fenêtre des tables.

Nous pouvons maintenant voir à la fois les tableaux et les données visuelles. Utiliser cette fonction pour déterminer le débit et la pression statique du ventilateur axial.

Dans l’arbre de ‘Visual Editor’, développer le noeud ‘Table’ et sélectionner ‘Geometry’.

Dans la ‘Property Sheet’ :

1. Vérifier que ‘Fans’ est coché.

Dans les tables qui apparaissent, localiser le débit et la pression statique du ventilateur. Sélectionner la ligne dans les tables et l’objet sera mis en rouge dans la fenêtre graphique.

FIN DU TUTORIAL 1



TUTORIAL 2 : CONSTRUIRE, RESOUDRE, ET ANALYSER UNE BOITE ELECTRONIQUE SIMPLE

Ce tutorial guide l’utilisateur au travers du processus de construction d’un projet simple. L’exemple utilisé ici est une boite électronique simple. Les étapes sont les suivantes :

5. Créer et Sauvegarder un nouveau projet. 6. Paramétrer les conditions ambiantes. 7. Créer une boite avec des ouvertures. 8. Ajouter une source de chaleur dans la boite. 9. Définir le maillage et Résoudre. 10. Analyser les résultats.

Tutorial 2 – Construire, Résoudre et Analyser un boîtier électronique simple

Lancer FloTHERM.

Sélectionner [Project/New] dans le Project Manager et sélectionner l’onglet ‘Defaults’. Sélectionner le projet nommé ‘DefaultSI’ et cliquer sur ‘OK’.

Cela va ouvrir un nouveau projet avec les unités par défaut du système international et va remettre tous les autres paramètres aux valeurs par défaut.




Pour sauvegarder le projet sous un nouveau nom, sélectionner [Project/Save As] dans le ‘Project Manager’. Ecrire “Tutorial 2” dans la boite ‘Project Name’.

Sous ‘Title’, Ecrire “Simple Electronics Box”. Cliquer sur ‘Notes’ et écrire : “Initial model” <Enter> Cliquer sur le bouton ‘Date’ <Enter> puis ‘Time’ <Enter> pour créer automatiquement les tampons de date et d’heure du projet.

Cliquer sur ‘OK’ dans chaque boite de dialogue pour sortir de la boite ‘Edit Notes’ puis sauvegarder le projet avec ces nouveaux noms et titres.

NOTE : Utiliser la section ‘Notes’ permet de facilement tracer les changements. C’est aussi une méthode efficace pour communiquer entre collègues lorsque les fichiers FloTHERM sont sujets à des échanges.




Les unités utilisées par défaut dans le projet peuvent être changées dans le ‘Project Manager’. Dans la barre du menu, aller à [Edit/Units].

Sélectionner ‘LENGTH’ dans la boite ‘Unit Class’, et sélectionner ‘mm’ dans la section ‘Use Units’. Cliquer sur ‘Dismiss’ pour sortir de la boite de dialogue.

Les unites de longueur seront maintenant les ‘mm’ par défaut pour la plupart des objets FloTHERM et des actions réalisées dans FloTHERM, même lorsque celui-ci aura été fermé et rouvert.

Dans le ‘Project Manager’, sélectionner [Model/Modeling].




Les données par défaut des paramètres de modélisation sont alors visibles :

• Flow and Heat Transfer • 3-Dimensional • Radiation Off • Steady State

Cliquer sur ‘OK’ pour fermer la boite de dialogue. Sélectionner [Model/Turbulence] dans le ‘Project Manager’ pour vérifier que le modèle de turbulence ‘Automatic Algebraic’ est sélectionné. Cliquer sur ‘OK’ lorsque vous vous serez familiarisés avec la boite pour sortir. De la même manière, sélectionner [Model/Gravity]. Vérifier que la gravité par défaut est bien dans la direction Yo. Cliquer sur ‘OK’ pour sortir.




L’étape que nous allons effectuer consiste à paramétrer la taille du domaine de calcul (Solution Domain).

Dans l’arbre du ‘Project Manager’, aller à l’icône ( ) et faire un click droit .

Sélectionner ‘Location’. La boite de dialogue ‘Overall Solution Domain’ apparaît.

NOTE : Même si nous avons changé l’unité de longueur pour des ‘mm’, le domaine de calcul a ses dimensions exprimées en ‘m’. Le domaine de calcul a en effet été généré à l’ouverture du projet, les unités utilisées sont donc celles par défaut lors de sa création. Le changement n’a pas d’effets sur les objets déjà créés.

Changer le paramètre ‘All Dimensions In:’ pour des mm.

Changer la taille ‘Size’ du domaine de calcul ‘Overall Solution Domain’ pour les dimensions suivantes :

X = 260 mm

Y = 250 mm

Z = 100 mm.

Laisser la position à (0,0,0) m et cliquer sur ‘OK’.

Cela paramètre le domaine de calcul pour qu’il soit un parallélépipède rectangle de 260 mm x 250 mm x 100 mm. Ces dimensions sont celles du châssis qui sera créé par la suite.




Pour voir la taille du domaine de calcul que vous venez de spécifier, ouvrez la fenêtre de la ‘Drawing Board’ en

cliquant sur l’icône dans la palette d’icônes verticale du ‘Project Manager’. Vous pouvez alors voir et manipuler le modèle dans cette nouvelle fenêtre.

NOTE : Le domaine de calcul peut être directement redimensionné dans ‘Drawing Board’ en sélectionnant les poignées, laissant le clic gauche enfoncé et en bougeant ensuite la boite rouge pour atteindre les dimensions désirées. On peut de la même façon repositionner le domaine de calcul en sélectionnant la boite rouge en dehors des poignées et en bougeant celui-ci à la position désirée.

Essayer de redimensionner la fenêtre de la ‘Drawing Board’ ainsi que celle du ‘Project Manager’ pour que les deux fenêtres soient visibles en même temps sur l’écran.




Pour spécifer les conditions ambiantes à appliquer aux frontières du domaine de calcul, nous devons ouvrir la boite de ‘Ambient Attribute’.

Faire un clic droit sur l’icône ‘System’ dans l’arbre du modèle du ‘Project Manager’ et sélectionner ‘Ambients’. Cliquer sur ‘New’ pour faire apparaître la fenêtre ‘Ambient Attribute’.

Entrer les informations suivantes : Name: Stagnant Air at 35C Heat Transfer Coefficient: 5 W/m2K. Laisser les paramètres de pression, de température et de vitesse par défaut. Cliquer sur ‘OK’ pour sauvegarder les changements et sortir du menu.

NOTE : Les conditions ambiantes sont les conditions aux limites qui permettent de relier le domaine de calcul et l’extérieur. En imposant un coefficient de transfert de chaleur de 5 W/m²K, on s’assure que toutes les surfaces solides en contact avec les frontières du domaine de calcul auront 5 W/m²K de chaleur retirés.




S’assurer que ‘Default All’ est bien sélectionné pour que l’attribut ‘Ambient’ soit rattaché à toutes les faces du domaine de calcul. Sélectionner “Stagnant Air at 35C” dans la liste et cliquer sur ‘Attach’.

“Stagnant Air at 35C” apparaît alors sous ‘Currently Attached’. Fermer la fenêtre ‘Ambient Attribute’ en cliquant sur ‘Dismiss’.




Dans le ‘Project Manager’, si la palette de géométrie

n’est pas visible, cliquer sur l’icône ‘Palette’ une fois pour la faire apparaître.

NOTE : F7 est un raccourci pour cette function.

Le ‘Project Manager’ devrait maintenant ressembler à l’image de droite. La palette contient les différents objets que l’on peut construire dans FloTHERM tels que les cuboïdes, les Enclosures, les ventilateurs, …




L’étape qui vient consiste à construire la géométrie du modèle. Le premier élément qui va être construit est le châssis. Nous allons pour cela utiliser le SmartPart ‘Enclosure’.

Sélectionner le ‘Root Assembly’, et cliquer sur l’icône

‘Enclosure’ . Cela va placer et dimensionner l’objet ‘Enclosure’ à la taille du ‘Overall Domain’.

Sélectionner le nom de l’objet ‘Enclosure’ et le renommer “Chassis”. Pour sortir de la fonction d’édition du nom, faire un click droit n’importe où dans le ‘Project Manager’. Vous pouvez utiliser cette méthode pour renommer chaque élément avec un nom pouvant atteindre 32 caractères.

Sélectionner “Chassis” et faire un click droit pour ouvrir le menu ‘Enclosure’. Sélectionner ‘Construction’ et vérifier les données d’entrées. Les dimensions doivent être celles du domaine de calcul (260,250,100) mm.

S’assurer que les parois sont représentées sans épaisseur (‘Modeling Level’ sur ‘Thin’). Laisser la valeur d’épaisseur des parois du châssis (‘Thickness’) à 1 mm.

Cliquer sur ‘OK’ pour sortir du menu ‘Enclosure’.

NOTE : Cliquer sur ‘Apply’ permet d’appliquer les changements sans sortir du menu. En cliquant sur ‘OK’, on réalise les deux actions en même temps.




Pour attacher le matériau ‘Mild Steel’ au châssis, faire un click droit sur l’Enclosure après l’avoir sélectionné. Sélectionner ‘Material’ et cliquer sur ‘Library’. Cliquer sur le ‘+’ pour développer les librairies et ainsi accéder à la librairie des matériaux. Développer ‘Alloys’, chercher et sélectionner ‘Steel (Mild)’. Cliquer sur ‘Load’. Pour fermer la fenêtre ‘Material Libraries’, cliquer sur ‘Dismiss’. Ce processus a permis de charger le matériau ‘Steel (Mild)’ dans le modèle.

NOTE : Nous allons apprendre d’autres méthodes pour interagir avec le ‘Library Manager’ au fur et à mesure du cours.

Sélectionner ‘Steel (Mild)’ dans le menu ‘Selection’ et cliquer sur ‘Edit’ pour voir la boite de dialogue ‘Material Property’. Cliquer sur ‘OK’ pour la refermer une fois que vous vous serez familiarisés avec les données de cette fenêtre.

Cliquer sur ‘Attach’ pour attacher le matériau au chassis puis sur ‘Dismiss’ pour fermer la fenêtre.

NOTE : Dans le menu ‘Material Property’ vous pouvez noter qu’il est possible d’entrer des données relatives à la résistivité électrique. Cette option n’est disponible que dans le cas ou on résous l’effet joule.




Pour permettre à l’air d’entrer et sortir du châssis, nous allons créer des trous dans les parois de celui-ci et combler ces trous avec des plaques perforées.

Dans le ‘Project Manager’, développer l’objet “Chassis” en cliquant sur le ‘+’ pour voir chaque paroi indépendamment. Sélectionner ‘Wall (Low Y)’ puis, cliquer sur l’icône ‘Hole’ situé dans la palette de géométrie.

Sélectionner le trou ainsi créé puis faire un click droit pour ouvrir la boite de dialogue ‘Construction’. Entrer les positions et dimensions suivantes pour le trou : Position (mm): Xo= 6, Zo= 6. Dimensions (mm): Xo= 248, Zo= 88.

Cliquer sur ‘OK’.

Créer un nouveau trou dans la paroi ‘Low X’ avec les positions et dimensions suivantes : Position (mm): Yo= 6, Zo= 6. Dimensions (mm): Yo= 238, Zo= 88.

Dans la ‘Drawing Board’, vérifier la localisation et la taille de chaque trou. Noter que chaque objet sélectionné montre alors son repère propre. Cela permet de savoir comment chaque élément est orienté et défini.

NOTE : Le menu ‘Hole in Block’ permet de remplacer le trou par trois éléments différents :

1. Un ‘Open Space’ (ouverture, par défaut). 2. Un ‘Material’, qui remplace le matériau de

l’Enclosure. 3. Une ‘Flow Resistance’, qui permet de définir une

ouverture entraînant une perte de charge..




Afin d’aller plus vite, nous allons utiliser les copier/coller de FloTHERM pour copier le trou de la paroi ‘Low X’ sur la paroi ‘High X’.

Dans le Project Manager, sélectionner le trou situé sur

la paroi ‘Low X’ puis, cliquer sur l’icône de copie , dans la barre d’outils du haut.

Sélectionner la paroi ‘High X’ et cliquer sur l’icône de

collage, , dans la barre d’outils du haut.

NOTE : Pour réaliser les copier/coller, vous pouvez aussi utiliser les raccourcis clavier Ctrl+C et Ctrl+V.

Ouvrir Visual Editor en utilisant l’icône ( ) situé dans la barre d’outils à gauche du Project Manager et inspecter la géométrie du châssis. Une fois assure que les trous sont correctement positionnés, fermer Visual Editor et passer à l’étape suivante.

Vue montrant les trous en LowX et LowY




Vue montrant les trous en HighX et LowY

La plaque perforée va être construite directement dans la Drawing Board en utilisant le SmartPart ‘Perforated Plate’.

Nous allons définir la plaque perforée qui couvre le trou creusé dans la paroi ‘Low Y’. Rendre la vue 0 ‘View 0 (+Y)’ active en cliquant dedans. Cliquer sur l’icône ‘Snap Toggle’ jusqu’à ce que la Drawing Board soit en mode ‘Snap to Object’ .

Dans le Project Manager, sélectionner le trou de la paroi ‘Low Y’.

Dans la Drawing Board, si la palette de géométrie n’est

pas visible, cliquer sur l’icône ‘New Object’ pour l’afficher.

NOTE : En mode ‘Snap to Object’, vous pouvez créer des objets avec des coordonnées possédant jusqu’à 5 chiffres après la virgule. Il est donc

‘Snap Toggle’ Icon may look different.




Sélectionner le SmartPart “Perforated Plate”. Glisser le coin en bas à droite de la ‘Perforated Plate’ du coin en haut à gauche au coin en bas à droite du trou.

conseillé de revenir en mode ‘Snap to Grid’ aussi souvent que possible.

Dans le Project Manager, sélectionner la ‘Perforated Plate’ et faire un click droit pour accéder au menu ‘Construction’.

Editer le nom de la ‘Perforated Plate’ que l’on va appeler : “Low Y Perf”.

S’assurer que la taille de la plaque perforée est la même que celle du trou défini auparavant. La valeur d’épaisseur ‘Thickness’ n’est pas importante car elle ne servira pas lors des calculs.

Paramétrer la forme du trou ‘Hole Type’ en ‘Square’ et entrer une longueur de côté ‘Side Length’ de 4 mm. Le pas en Xo et Yo est le même, égal à 6 mm. Cliquer sur ‘Apply’ et Inspecter le ‘Calculated Free Area Ratio’.

Le modèle de résistance sera laissé sur ‘Automatic’.




Activer la vue 3 ‘View 3 (+X)’ et passer en mode une seule vue en cliquant sur . Dessiner une ‘Perforated Plate’ en haut du trou de la paroi ‘Low X’. La nommer “Low X Perf”.

Editer le menu ‘Construction’ et changer les données de la plaque avec les mêmes valeurs que la précédente.

Comme les trous ‘Low X’ et ‘High X’ sont identiques, nous allons copier la plaque “Low X Perf” et la renommer “High X Perf”.

Dans le Project Manager, sélectionner “Low X Perf”. Taper Ctrl+C pour copier la plaque. Cliquer sur le ‘Root Assembly’ où sera placée la copie et taper Ctrl+V pour coller.

Renommer la copie “High X Perf”.

Etant donné que la plaque “High X Perf” est sur la paroi “Low X” du châssis, nous avons besoin de la translater jusqu’à la paroi “High X”.

Dans la Drawing Board, passer à la vue 2 ‘View 2 (+Z)’ en utilisant la touché <tab> puis sélectionner la plaque “High X Perf”. Noter qu’il est certainement plus aisé de la sélectionner via le Project Manager.

Maintenir enfoncée la touché <Shift> (ce qui va contraindre le déplacement sur une seule direction) et glisser la plaque “High X Perf” jusqu’à la paroi de droite en maintenant enfoncé le bouton gauche de la souris. Se souvenir de ne prendre que les arêtes et non les poignées de rediensionnement.

Low X Perf

High X Perf




La prochaine étape consiste à construire une géométrie qui représentera le PCB de manière simple. On va ainsi créer un cuboïde et lui attacher un attribut thermique.

Dans la Drawing Board, sélectionner l’icône ‘Cuboid’

( ) et dessiner un rectangle dans la vue 2 en partant du coin en bas à gauche jusqu’au coin en haut à droite. Sélectionner le nouveau cuboïde, faire un click droit et ouvrir le menu ‘Location’. Renommer le cuboïde “Electronics” et paramétrer sa position à (50, 20, 6mm) et sa taille à (176, 104, 1.6mm).

Faire un click droit sur le cuboïde et sélectionner ‘Thermal’. Sélectionner ‘New’ et créer un attribute thermique nommé “Board Power” qui utilize le modèle thermique ‘Conduction’ et dissipe une puissance totale de 26W. Cliquer sur ‘OK’ puis attacher l’attribut dnas la fenêtre restante avant de la fermer en cliquant ‘Dismiss’.

Faire un Click droit sur le cuboïde “Electronics" et sélectionner ‘Material’. Attacher ‘Steel (Mild)’.

NOTE : C’est bien entendu une approche très simple de la modélisation d’un PCB et ne doit pas être utilisée pour obtenir les températures de composant. De




meilleures options seront vues plus tard dans la formation.

Comme nous souhaitons suivre la variation de température du boîtier, nous allons créer une sonde virtuelle, nommée ‘Monitor Point’ qui sera positionnée au centre du boîtier.

Dans le Project Manager, sélectionner l’élément “Chassis” et cliquer sur l’icône du ‘Monitor Point’ dans la palette.

Sélectionner maintenant le cuboïde “Electronics” et cliquer de nouveau sur l’icône ‘Monitor Point’.

NOTE : Créer la sonde de cette manière permet de localiser celui-ci exactement au centre du boîtier et du cuboïde. Cela ne marche que si c’est réalisé via le Project Manager.




Dans la Drawing Board, retourner au mode 4 vues et afficher le maillage en tapant <g> sur le clavier.

Cliquer sur pour accéder au maillage système ‘System Grid’.

S’assurer que l’option ‘Dynamic Update’ est cochée ce qui permet au maillage de se matter à jour instantanément. Inspecter le maillage dans la Drawing Board alors que vous faites les changements.

Pour visualiser le maillage ‘keypoint’ (les lignes qui sont associées aux objets) cliquer sur le bouton ‘None’ en haut de la fenêtre. Le nombre de cellules, affiché au bas de la boite de dialogue doit être de 100.

NOTE : Le maillage ‘keypoint’ est la méthode la plus simple de rajouter des lignes de maillage dans FloTHERM car celles-ci sont directement placées au niveau des arêtes de chaque objet créé. Les lignes du maillage ‘keypoint’ forment donc la base du maillage. Ne jamais réaliser un maillage complet en utilisant uniquement cette méthode, il serait alors largement insuffisant pour capturer la physique en jeu dans un projet de refroidissement électronique typique.




Nous allons ajouter progressivment de cellules dans le modèle en cliquant sur ‘Coarse’, ‘Medium’, et ‘Fine’. Ne pas oublier de regarder la Drawing Board après chaque click.

Nous allons faire tourner le modèle aves les paramètres de maillage fin, donc cliquer sur ‘Dismiss’ pour sortir.

NOTE : Les boutons de maillage pré remplis que nous venons d’utiliser ajoutent des lignes de maillage au maillage ‘keypoint’ basées sur des paramètres implantés dans le programme. Ils sont normalement utilisés comme point de départ du maillage. Nous verrons d’autres méthodes de maillage plus sophistiquées plus tard dans la formation.

Le maillage après avoir cliquer sur ‘Fine’




Sauvegarder le ‘Tutorial 2’ en cliquant sur .

Cliquer sur pour lancer le calcul. La ‘Message Window’ apparaît et donne des informations sur les diagnostiques du projet.

La fenêtre ‘Profiles’ apparaît aussi et vous allez pouvoir suivre l’évolution du calcul.

La partie gauche montre les erreurs numériques itérations après itération tandis que la partie droite montre l’évolution de la température a niveau des sondes.

La valeur de la température donnée par la sonde du châssis est de : ______ C.

La valeur de la température donnée par la sonde de l’élément “Electronics” est de : ______ C.

Cliquer sur l’icône de ‘Visual Editor’ .

Avec le pointeur de la souris en mode sélection, cliquer dans l’arrière plan du panneau de visualisation.

Taper <w> pour passer la géométrie en filaire. Taper <i> pour revenir en vue isométrique.




Cliquer sur l’icône ‘Create Plane’ pour créer un plan de visualisation qui affiche la température. Il se place par défaut au centre du boîtier dans la direction Z.

La température maximum de l’échelle est de _______C.

Noter la fiche des propriétés qui apparaît pour ce plan de visualisation. Vous pouvez l’utiliser pour :

Changer la direction du plan en passant de X à Y ou Z.

Changer la variable affichée ou afficher les vecteurs vitesses en décochant ‘Show Scalar’ et cochant ‘Show Vector’.

Positionner le plan en bougeant le curseur ou en écrivant la valeur souhaitée dans le champ ‘Location’.



A retenir , vous pouvez manipuler la vue en passant en

mode manipulation et ainsi :

Tourner la vue avec le bouton gauche de la souris.

Translater la vue avec le bouton du milieu de la souris.

Zoomer et dé zoomer en maintenant le bouton du milieu enfoncé, puis, sans le relâcher en cliquant avec le bouton de gauche. Il suffit ensuite d’aller vers le haut pour dé zoomer et vers le bas pour zoomer.

-ou-

Zoomer et dé zoomer avec la roue du milieu.

-ou-

Zoomer (sans dé zoomer) en traçant un rectangle avec le bouton de droite.

Supprimer le plan en sélectionnant la dans la fiche de propriétés du plan et fermer Visual Editor. Sélectionner ‘Quit Without Saving’ lorsque le message apparaît.

Sauvegarder ‘Tutorial 2’ une dernière fois.

END TUTORIAL 2





TUTORIAL 3: MODELE AMELIORE – CARTE ET COMPOSANTS A FFINES

Ce tutorial guide l’utilisateur le long du processus de raffinement du modèle précédent. Les étapes de ce raffinement sont les suivantes : 11. Charger les données de l’EDA. 12. Remplacer le composant IC créé avec un bloc par un modèle 2 résistances. 13. Importer la liste des puissances. 14. Fabriquer un PCB avec plusieurs couches distinctes. 15. Transférer et placer les données de l’EDA dans le modèle existant. 16. Résoudre le modèle et analyser les résultats.

Tutorial 3 – Modèle amélioré – Carte et Composants affinés

Si le “Tutorial 2” n’est pas déjà chargé, sélectionner [Project/Load] dans le Project Manager. Sélectionner le projet “Tutorial 2” et cliquer sur ‘Load’.

Pour sauvegarder le projet sous un nouveau nom, sélectionner [Project/Save As] dans le Project Manager. Le sauvegarder sous le nom “Tutorial 3”.

Sous ‘Title’, écrire “Refined Electronics Box”. Cliquer sur ‘Notes’ et effacer l’ancienne note avant d’écrire : “Chassis with detailed PCB.” <entrée> Cliquer sur le bouton ‘Date’ <entrée> puis ‘Time’ pour créer automatiquement les dates et heure de commencement du projet.

Cliquer sur ‘OK’ dans les deux boites de dialogue pour sortir de la fenêtre ‘Edit Notes’ et sauvegarder le projet avec son nouveau nom et son nouveau titre.




Lancer l’interface FloEDA.Bridge .

Importer le ficher .floeda en cliquant sur [File/Import/Import FLOEDA]. Aller à C:\Program Files\MentorMA\ flosuite_v82\flotherm\examples et sélectionner board.floeda avant de cliquer sur ‘Open’. NOTE : Pour les besoins du tutorial, le fichier .floeda est donné. Comme nous l’avons vu dans le cours, le fichier .floeda est directement créé grâce aux interfaces inclues dans la plupart des outils EDA. On peut aussi utiliser FloEDA.Bridge pour importer un fichier IDF, ou tout simplement créer la carte manuellement grâce aux objets à disposition.




Ajuster les paramètres dans la boite de dialogue ‘Component Filter Options’ qui est à l’écran, afin d’obtenir la même chose que sur l’image de droite.

Sélectionner ‘Filter’.

NOTE : Filtrer les composants de cette manière est une méthode efficace pour réduire la complexité des modèles thermiques éventuels en enlevant les composants trop petits ou thermiquement inutiles. Un composant qui n’est pas pris dans le filtre verra sa puissance répartie sur la surface de la carte. En le supprimant de la fenêtre, on le retire totalement de la géométrie.

Sélectionner l’icône ‘Color Components’ puis l’icône ‘Modeling Level’ dans le menu déroulant pour vérifier les composants qui ont été filtrés à l’import. NOTE : Le niveau de filtre peut être changé à tout moment en allant dans [Tools/Filter Components] La fenêtre ‘Component Filter Options’ s’ouvre de nouveau et les paramètres du filtre peuvent être ajustés.




L’étape suivante consiste à paramétrer le composant suspecté d’être le plus critique thermiquement à un niveau plus détaillé.

Cliquer sur le bloc bleu large nommé (U18) dans le panneau graphique. Passer le ‘Component Type’ sur 2 résistances dans la fiche de propriétés.

Entrer les données thermiques suivantes :

‘Junction To Case Resistance’ = 4 K/W

‘Junction To Board Resistance’ = 14 K/W

NOTE : Une fois que le type du composant est changé, sa couleur va évoluer pour montrer ce changement de modélisation.




Utiliser [Edit/Find] et chercher les composants qui ont le texte ‘so’ dans leur nom (Package name) (cf. à droite).

Lorsque les composants sont sélectionnés, aller dans la fiche de propriétés commune à tous et localiser le champ matériau ‘Component Material’ (icelui-ci se trouve par défaut sur ‘Lumped Component’).

Maintenir le bouton gauche de la souris enfoncé sur ‘Lumped Component’ pour accéder aux autres choix de matériau des composants simples. Choisir ‘Typical SOIC_SOP_SO’ et relacher le bouton de la souris.




Nous allons maintenant importer la liste des puissances.

Aller à [File/Import…/Import Power List…] et sélectionner ‘board_power_list.csv’ que vous trouverez dans le dossier .\Program Files\MentorMA\ flosuite_v82\flotherm\examples.

Changer l’affichage du composant de ‘Modeling Level’ à ‘Power’ en cliquant sur l’icône ‘Color Components‘

et passer à l’icône ‘Power’ .




Dans FloEDA.Bridge le cuivre d’une couche est par défaut réparti uniformément. C’est une bonne hypothèse pour les couches qui ont un fort pourcentage de cuivre, mais pas forcément intéressant pour les couches de signal ou les variations locales de conductivité thermiques peuvent être importantes.

Pour répondre à ce problème, nous allons maintenant nous occuper de la couche supérieure du PCB.

Dans l’arbre du modèle, développer ‘Layers’. Faire un click droit sur ‘TOP’ et sélectionner ‘Process Layer’.




La couche ‘TOP’ va être celle qui possèdera le plus de détails. Cliquer sur le bouton ‘Show’ pour voir apparaître la distribution de cuivre en détail. Bouger le curseur du ‘Resolution of Longest Side’ vers la droite jusqu’à ce qu’il atteigne 10. Cliquer sur ‘Create Patches’.

NOTE : À chaque fois que vous bougez un curseur, vous pouvez cliquer sur le bouton ‘Show’ pour retrouver la représentation originale du cuivre. Dans ce cas, le cuivre est noir tandis que le reste en blanc. Si l’image a ses couleurs inversées, il suffit de cocher l’option ‘Invert image colours’.




Afin de réduire la taille du modèle final, nous allons garder la conductivité uniforme par défaut pour les autres couches du PCB. Le pourcentage de cuivre de chaque couche est visible dans la fiche de propriétés de chaque couche lorsque celle-ci est sélectionnée.

Sélectionner chaque couche pour vérifier le pourcentage de cuivre..

Transférer le modèle FloEDA.Bridge dans l’environnement FloTHERM.

Cliquer sur l’icône ‘Save’ et accepter le nom par défaut. Nous allons en effet revenir sur ce fichier plus tard dans les exercices.

Cliquer sur [File\Transfer and Quit].

Lorsque le message ‘Grid changed’ apparaît, cliquer ‘No’ pour interpoler les résultats précédents dans le nouveau maillage.




Nous allons maintenant positionner le PCB importé.

Utiliser la Drawing Board pour voir qu’elle est sa position par défaut.

ASTUCE : Taper ‘g’ pour enlever l’affichage du maillage et voir les éléments plus clairement.

Noter que le PCB est place à l’origine (0,0,0) du modèle.

Dans le Project Manager sélectionner le cuboïde ‘Electronics’.

Une fois celui-ci sélectionné, cliquer sur l’icône d’assemblage dans la palette.

Renommer le nouvel assemblage ‘Electronics’.

NOTE : Créer l’assemblage de cette manière permet de le positionner au même emplacement que le cuboïde ce qui est un raccourci intéressant




Faire un glisser-déposer du nouvel assemblage PCB nommé ‘board’ dans le nouvel assemblage en maintenant le bouton gauche de la souris enfoncé après avoir cliqué sur ‘board’ et en le faisant glisser dans le nouvel assemblage ‘Electronics’.

NOTE : En utilisant cette technique on place automatiquement le PCB détaillé dans la position correcte sans avoir à re-entrer sa position. C’est une excellente illustration de l’intérêt des coordonnées locales.

Nous allons maintenant mettre le PCB simplifié dans une nouvelle librairie, afin de le réutiliser plus tard.

Cliquer sur l’icône ‘Library’ pour développer les librairies.

Faire un click droit sur ‘Libraries’ et sélectionner ‘New Library…’.

Nommer la nouvelle librairie ‘Intro_Library’. Cliquer sur ‘OK’.

Cliquer sur ‘Yes’ lorsque la boite de dialogue apparaît.




Déposer le cuboïde ‘Electronics’ dans le nouveau dossier ‘Intro_ Library’.

Fermer le Library Manager en tapant <F7>.

Maintenant que nous avons sauvegardé notre carte électronique simplifiée, nous pouvons la supprimer du modèle.

Sélectionner le cuboïde ‘Electronics’ dans la hiérarchie du Project Manager. Taper <delete> sur le clavier. Sélectionner la sonde ‘Electronics’ et taper <delete> à nouveau.

A partir de là, nous considérons que l’étudiant sait quand il faut cliquer sur ‘Dismiss’ ou ‘OK’.

Avant de définir la source de puissance de manière détaillée, voici ce à quoi ressemble la Drawing Board à ce moment du tutorial.

Pour obtenir cette vue, s’assurer que la Drawing Board est active, taper <F6> puis <T> sur le claiver. S’assurer que le ‘Picture Mode’ permet d’avoir accès aux 4 vues. Si le maillage est affiché, le désafficher en tapant <g> sur le clavier.

Dans la Drawing Board, vérifier la localisation de la carte.

Lorsque vous avez finis de vérifier le modèle taper <F4> pour remettre à zéro l’arbre du modèle.




La source de puissance ne sera pas représentée en détail. Elle sera modélisée par une résistance fluidique et une source de chaleur volumique. Nous ajouterons les détails dans le prochain tutorial.

Dans la palette du Project Manager, définir un nouvel assemblage nommé “PSU” et le placer en dessous du ‘Root Assembly’.

NOTE : Dans FloTHERM, la position d’un objet peut être réalisée soit en coordonnées absolues soit en coordonnées locales. On peut vérifier lequel des deux possibilités est active en allant dans [Edit/Preferences] pour vérifier le paramètre de ‘Display Positions in’.

Quand les coordonnées absolues sont utilisées, chaque objet, que ce soit un élément ou un assemblage, est positionné par rapport à l’origine de l’‘Overall Domain’. Cette origine est visible dans la Drawing Board en sélectionnant l’‘Overall Domain’. Lorsqu’on utilise les coordonnées locales, un objet (élément ou assemblage) placé sous un assemblage à sa position basée sur l’origine de l’assemblage.




Dans le Project Manager, faire un click droit sur “PSU” aller à ‘Location’. Rentrer la position :

X = 60 mm

Y = 156 mm

Z = 6 mm.

“PSU” est maintenant positionné à un autre endroit que l’origine de l’‘Overall Domain’ et ainsi chaque objet construit dans cet assemblage prendra l’origine de l’assemblage “PSU” comme origine.

Dans le Project Manager, sélectionner “PSU” et

sélectionner une ‘Volume Heat Source’ dans la palette.

Faire un click droit sur cette nouvelle source et ouvrir le menu ‘Location’.

Nommer cette source “PSU Heat”. Noter que la position est par défaut à (0,0,0) +/-1e10-10mm.

Rentrer la taille du “PSU Heat”:

X = 170 mm

Y = 62 mm

Z = 45 mm.




Faire un click droit sur “PSU Heat” et accéder à l’attribut ‘Source’.

Cliquer sur ‘new’ et nommer cette nouvelle source “10 Watts”.

Cliquer sur ‘Define’ pour ouvrir le menu ‘Source Option’ et cocher ‘Activate’.

Ensuite, cocher ‘Total Source’ et entrer 10W.

S’assurer d’attacher “10 Watts” à “PSU Heat”.




La deuxième partie de la source de puissance est constituée de la résistance fluidique.

Dans le Project Manager, sélectionner “PSU Heat”.

Sélectionner une ‘Resistance’ dans la palette. Cette action va créer une résistance fluidique volumique, nommée “Resistance”, à la place et de la même taille que le “PSU Heat”. Vous pouvez vérifier sa taille et sa position en faisant un click droit sur lui et en ouvrant le menu ‘Location’.

Cliquer sur la ‘Resistance’ deux fois pour changer son nom. Rentrer “PSU Blockage”

Faire un click droit sur “PSU Blockage” pour accéder au menu ‘Resistance’. Cliquer sur ‘New’ pour créer un nouvel attribut résistance. Le nommer “PSU resistance”.

Changer la ‘Resistance Type’ pour ‘Volume’.

Basé le ‘Loss Coefficient’ sur ‘Device Velocity’ au lieu de ‘Approach Velocity’.

Entrer un ‘Free Area Ratio’ de “0.3” et un ‘Loss Coefficient’ de “5” 1/m.

Cliquer sur ‘Apply’ pour sauvegarder ces changements dans la direction Z.

NOTE : Comme la résistance volumique permet de définir des pertes de charge différentes selon les trois directions, nous allons ensuite rentrer des données permettant de définir les pertes de charge dans les directions X et Y.




Passer à la direction X, et entrer un ‘Free Area Ratio’ de “0.3” et un ‘Loss Coefficient’ de “5” 1/m.

Cliquer sur ‘Apply’ pour enregistrer les changements.

Passer à la direction Y, et entrer un ‘Free Area Ratio’ de “0.3” et un ‘Loss Coefficient’ de “5” 1/m.

Cliquer sur ‘Apply’ pour enregistrer les changements.

Sortir du menu en cliquant sur ‘OK’.

Attacher “PSU resistance” à “PSU Blockage”.




Nous allons maintenant créer une sonde pour regarder la température du PSU.

Dans le Project Manager sélectionner ‘PSU Heat’ puis cliquer sur l’icône des sondes dans la palette.




Dans la Drawing Board, afficher le maillage en tapant <g>.

Il y a maintenant beaucoup plus de cellules que dans le tutorial précédent. FloEDA.Bridge ne fournit pas seulement les modèles de cartes et de composants, mais aussi les paramètres de maillage basés sur les meilleures méthodes de modélisation.

Nous allons ensuite modifier les paramètres de maillage pour avoir une résolution du modèle plus rapide.




Dans le Project Manager ou la Drawing Board, cliquer

sur l’icône du ‘System Grid’ .

S’assurer que ‘Dynamic Update’ est coché pour que les changements de maillage soient mis à jour automatiquement.

Commencer par cliquer sur le bouton ‘Medium’.

Rentrer une taille minimum de 0.5mm

Rentrer une taille maximum de 6mm.

Décocher l’option “Smoothing”.

Vérifier le maillage dans la Drawing Board ainsi que dans le menu ‘System Grid’.

Cliquer sur ‘Dismiss’.




Sauvegarder le projet en cliquant sur .

Dans le Project Manager, aller dans [Solve/Re-initialize and Solve].

En réinitialisant, le solver va commencer avec les valeurs par défaut au lieu de repartir avec les valeurs du tutorial 2.

Cliquer sur ‘yes’ si un message d’avertissement à propos de la réinitialisation apparaît.

Afin d’avoir accès à tous les points sondes, nous devons rafraichir les courbes ‘Monitor Points v Iteration’.

Cliquer sur l’icône ‘Create New Plot’ puis dans ‘Type:’ sélectionner ‘Monitor Point v Iteration’ et cliquer sur ‘OK’. Une fenêtre ‘Plot Parameters’ s’ouvre alors, cliquer sur ‘OK’. Les points sondes devraient être remis à jour dans le nouveau graphique. Fermer le graphique original nommé ‘Monitor Point v Iteration 1’ en cliquant sur la croix située en haut à droite de la fenêtre. Vous pouvez créer une autre courbe avec seulement 3 points sondes en suivant les étapes précédentes et en utilisant la fonction ‘delete’. La température affichée par ces 3 sondes sont :

Chassis Temperature = _______ C

PSU Temperature = _______ C

U18 Temperature = _______ C




Cliquer sur l’icône de Visual Editor pour ouvrir le post-processing.

Taper <i> pour passer en vue isométrique de la boite.

Passer en mode sélection en cliquant sur l’icône ou en tapant <F9>.

Sélectionner les parois du dessus et de l’avant du boîtier et taper <F12> pour les cacher. Cette action vous permet de voir l’intérieur du boîtier : la carte et la source de puissance.

Une fois que le dessus et l’avant du boîtier sont cachés, cliquer dans le fond d’écran pour désélectionner tout.




Dans le Project Manager, développer l’assemblage Electronics\board\Layers et sélectionner l’assemblage ‘Top’ (qui correspond à la couche supérieure du PCB).

Après avoir sélectionné cet assemblage, cliquer sur

l’icône pour créer un plan de visualisation pour afficher la température. Ce plan sera automatiquement localisé au milieu de la couche supérieure de la carte.

Désélectionner l’assemblage ‘Top’ en cliquant dans l’arrière plan puis taper <w> pour mettre la géométrie en filaire.

Pour créer une vue en projection, taper “X”, “Y” ou “Z” sur votre clavier et changer la vue de ‘Perspective’

en ‘Orthographic’ .




Chaque plan de visualisation peut être sondé pour avoir des valeurs spécifiques après s’être assuré que ‘Show Tooltip Cell’ est coché.

S’assurer d’être en mode de sélection et bouger la souris le long du plan.

Noter les différentes valeurs de température qui apparaissent en bougeant le curseur. Passer le plan de visualisation dans la direction X, Y, ou Z en utilisant le manipulateur puis sonder le plan.

Sélectionner l’icône ‘Annotate’ et cliquer pour que l’annotation reste affichée en ce point particulier.

Utiliser l’icône ‘delete’ pour supprimer les annotations, s’assurer de sélectionner au préalable les annotations dans la liste.

Pour modifier les paramètres du plan de visualisation, s’assurer que ‘plane1’ est sélectionné. Noter que l’on peut créer un nouveau plan en cliquant sur ‘Clone’ et que le plan existant peut être supprimé en cliquant sur ‘Delete’ .

Modifier la direction du plan pour le mettre selon X. Positionner le plan de visualisation au centre du boîtier.

Passer le ‘Fill Type’ sur ‘Contour Lines’. Augmenter le nombre de contours.

Afficher le maillage sur le plan en cochant ‘Show Grid’.

Changer la variable affichée pour mettre ‘Velocity’ en cochant ‘Show Vector’. Décocher ‘Show Scalar’.




Une autre façon d’analyser les résultats et extraire des valeurs telles que les débits consiste à passer en mode Tables..

Cliquer sur l’icône de la fenêtre Tables . Visual Editor se met en mode Tables. L’affichage par défaut montre les détails de la géométrie tels que la position ou la tailles des éléments de la géométrie.

Développer l’icône table . Etant donné que nous sommes intéressés de voir des choses telles que la quantité d’air qui entre et sort des plaques perforées, sélectionner ‘Collapsed Resistances’ et ‘SmartPart Details’ sous ‘Geometry’.

Pour afficher la table qui contient les informations des plaques perforées, cliquer sur l’onglet ‘Resistances’.

Pour chaque plaque perforée, noter le débit volumique entrant et sortant.

Vérifier le débit volumique net de chaque plaque. Vous devriez vérifier que le flux d’air rentre principalement par la plaque du bas (“Low Y Perf”) et ressort du boîtier par les côtés (“Low” and “High X Perfs”). Il y a un peu plus de débit dans la “High X Perf” que dans la “Low X Plate”.

NOTE : Les données de la fenêtre Tables peuvent être exportées dans un fichier (.csv) en faisant un click droit dans la zone des données puis en choisissant l’option appropriée.




Séparer en deux l’écran de Visual Editor en cliquant sur

l’icône ‘Tables Below Geometry’ .

Repasser en vue solide en tapant <s> sur votre clavier.

Pour mieux comprendre à quels objets la table est en train de référer, cliquer sur l’une de plaques perforées dans la zone graphique de Visual Editor. Noter quelle ligne est sélectionnée dans la partie Tables.

De la même manière, sélectionner une ligne dans la fenêtre Tables pour sélectionner la plaque perforée correspondante dans la zone graphique.

Fermer Visual Editor un fois que vous avez terminé et ne pas sauvegarder les changements.

FIN DU TUTORIAL 3



TUTORIAL 4: AJOUTER LA SOURCE DE PUISSANCE EN UTILI SANT FloMCAD Bridge

Ce tutorial guide l’utilisateur au travers du processus de récupération de la géométrie d’un boîtier électronique simple au travers des tâches suivantes : 17. Chargement des données CAO. 18. Remplacement des perforations par une plaque perforée. 19. Simplification de la géométrie. 20. Voxélization et remplacement de la géométrie par des éléments FloTHERM. 21. Transfert et positionnement de la géométrie récupérée par FloMCADBridge dans le modèle existant. 22. Ajout des conditions aux limites.

Tutorial 4 – Ajouter la source de puissance en utilisant FloMCADBridge

Si le Tutorial 3 n’est pas chargé, sélectionner [Project/Load] dans le Project Manager. Sélectionner le projet Tutorial 3 et cliquer sur ‘Load’.

Pour sauvegarder le projet sous un nouveau nom, sélectionner [Project/Save As] dans le Project Manager. Ecrire “Tutorial 4” dans la rubrique ‘Project Name’.

Sous ‘Title’, écrire “Refined Electronics Box with Power Supply”. Cliquer sur ‘Notes’ et écrire “Added Power Supply Detail”. Rajouter les tampons de temps et de date.

Cliquer sur ‘OK’ dans les deux boîtes de dialogue pour les fermer et sauvegarder par la même occasion le projet avec son nouveau nom et son nouveau titre.




Nous allons, dans ce tutorial, utiliser une géométrie existante que l’on aura exportée depuis un outil de CAO mécanique. Cette géométrie ne sera pas transférée en totalité. Nous allons utiliser FloMCADBridge pour choisir, simplifier et transférer les pièces dont l’impact thermique est considéré important.

Lancer FloMCADBridge .




Dans le menu [file], cliquer sur [External/Import Step…]. Charger le fichier ‘power_supply_asm.stp’ que vous trouverez dans C:\Program Files\MentorMA\flosuite_v82\flotherm\examples NOTE : Il y a de nombreux formats qui peuvent être importés. Vous n’aurez donc aucun soucis à trouver le format de compatibilité entre votre CAO et FloMCADBridge.

NOTE : Pour manipuler le modèle sur l’écran, passer la souris en mode manipulation .

Tourner le modèle peut être réalisé en maintenant le bouton gauche de la souris enfoncé et en bougeant le curseur.

Pour translater, maintenir le bouton du milieu de la souris enfoncé et bouger le curseur. Pour zoomer, utiliser le bouton droit de la souris pour dessiner une boite autour de la zone de zoom. Pour zoomer d’avant en arrière, maintenir le bouton du milieu enfoncé puis cliquer et bouger le curseur.




Nous allons remplacer les deux ouvertures de la boite externe par des SmartParts ‘Perforated Plate’. En effet, utiliser les plaques perforées pour représenter la perte de charge en fonction du débit est normalement suffisant tandis que mettre les détails de la géométrie aurait pour conséquence d’alourdir le modèle inutilement.

Manipuler la géométrie pour voir les trous du dessus. Zoomer si besoin.

Dans le coin en bas à droite de la fenêtre, changer le ‘Current Selection Mode’ pour ‘Face”. Passer la souris en mode de sélection avec la touche <F9>.

Maintenant, cliquer sur la surface incurvé créé par le trou le plus loin. En maintenant enfoncée la touche <Ctrl>, sélectionner la paroi incurvée du trou le plus proche.

Cliquer sur l’icône ‘Replace with Single Object’ à gauche de la fenêtre.

Changer ‘Type’ pour mettre ‘Perforated Plate’ et cliquer sur ‘OK’.




NOTE : Le rectangle de la géométrie dont les deux trous forment les coins a été retiré du modèle et remplacé par une boite vert foncé qui représente un SmartPart.




Cliquer sur l’icône ‘Transfer MCAD Assembly’ . Vous allez immédiatement obtenir un message de changement de maillage. Cliquer sur ‘No’ pour continuer dans le projet existant.

Retourner dans le Project Manager et inspecter le nouvel assemblage qui contient un sous-assemblage avec le SmartPart ‘Perforated Plate’.

NOTE : L’assemblage CAO et les noms des géométries sont maintenus durant le transfert.

Manipuler la géométrie pour voir les trous de la paroi ‘Low Z’.

De nouveau, s’assurer que le mode de sélection (dans le coin en bas à droite) est sur ‘Face’.

En utilisant la touche <Ctrl>, sélectionner les trous situés dans des coins opposés du pattern.




Cliquer sur l’icône ‘Replace with Single Object’ à gauche de la fenêtre.

Changer le ‘Type’ pour ‘Perforated Plate’ et cliquer sur ‘OK’.

Transférer cette plaque perforée dans le Project Manager en cliquant sur l’icône ‘Transfer MCAD Assembly’

.

Nous allons maintenant isoler la source de puissance pour pouvoir le simplifier avan de le transférer dans le modèle FloTHERM.

Changer le ‘Current Selection Mode’ pour ‘MCAD Body’. Cliquer sur l’entourage de la source de puissance puis cliquer sur l’icône ‘Top’ . Cela va filtrer l’affichage pour que seul le boîtier soi visible. C’est intéressant pour travailler efficacement dans l’assemblage CAO lorsqu’il y a de nombreuses pièces.




Sélectionner l’icône ‘Global Simplify’ dans la barre d’outils de gauche.

Regarder quels sont les paramètres par défaut pour la simplification.

Cliquer sur ‘Apply’ pour demander à FloMCADBridge de

• Retirer les petits trous.

• Retirer les petites bosses.

• Retirer les surfaces non planes.

• Retirer les petits congés.

• Mettre les faces proches de niveau.

Inspecter la géométrie qui apparaît à l’écran.

Taper CTRL-Z pour revenir en arrière et garder à l’esprit ce à quoi ressemblait la géométrie avant simplification

Taper CTRL-Z de nouveau pour refaire les simplifications.

Before

After




Cliquer sur l’icône de Voxélisation .

Entrer un nombre minimum de 20 pour les trois directions puis cliquer sur ‘OK’.

La pièce CAO a été automatiquement convertie en petits cuboïdes FloTHERM.

Transférer le modèle dans FloTHERM en cliquant sur l’icône ‘Transfer MCAD Assembly’ .

Noter que la vue est remise à jour dès que la totalité de la géométrie filtrée a été transférée.




Nous allons répéter le processus pour les deux connecteurs situés sur la carte.

Sélectionner l’un des connecteurs puis en maintenant enfoncé la touche <Ctrl> sélectionner l’autre connecteur.

Cliquer sur l’icône de Voxélisation, , et cliquer sur ‘OK’ sans changer les paramètres.

Transférer les connecteurs ainsi convertis dans le

modèle FloTHERM .




Les pièces restantes du modèle CAO sont la carte imprimée, qui est sur le dessus de la vue de droite, la plaque située à la base du boîtier de la source de puissance, et les plots qui les relient.

Sélectionner le PCB.

Faire un click droit lorsque le pointeur de la souris est sur le PCB puis sélectionner [Single Object/Bounding PCB].

Transférer cet objet dans le modèle FloTHERM en cliquant à nouveau sur l’icône de transfert.

Sélectionner la plaque du bas dans la vue.

Faire un click droit alors que le pointeur se trouve sur la pièce sélectionnée et sélectionner [Single Object/Bounding Cuboid].

Transférer la pièce convertie dans le modèle FloTHERM.




Les plots restant ne sont pas considérés importants pour la thermique. Nous pouvons donc fermer FloMCADBridge.

Lorsque le message demandant de sauvegarder le modèle FloMCADBridge, cliquer sur ‘No’.

NOTE : Il est assez courant en travaillant avec des fichiers CAO que des éléments de la géométrie soient thermiquement ignorés.

Dans le Project Manager, localiser et développer l’assemblage ‘power_supply_asm’ et vérifier son contenu.

Sélectionner les deux plaques perforées en utilisant la touche <Ctrl>.

Faire un click droit et ouvrir le menu ‘Construction’.




Changer le ‘Hole Type’ pour mettre ‘Round’

Faire un click droit sur le mot ‘Round’ et cliquer sur ‘Apply To All’. Cette commande copie le paramètre correspondant sur tous les objets sélectionnés.

Ensuite, changer le diamètre du trou pour mettre 5 mm. Faire un click droit sur ce champ puis ‘Apply to All’. Rentrer un pas de 7.2 mm en Xo puis ‘Apply to All’. Rentrer un pas de 7.2 mm en Yo puis ‘Apply to All’.

Maintenant localiser le SmartPart PCB dans l’assemblage ‘power_supply_asm’. Faire un click droit et entrer dans son menu ‘Construction’ pour prendre note des paramètres par défaut.

La valeur par défaut de 10% de cuivre par volume suffira pour ce tutorial.




Faire un click droit sur l’assemblage ‘power_supply_asm’ dans le Project manager et sélectionner ‘material’. Sélectionner ‘Steel (Mild)’ puis cliquer sur ‘Attach’.

Cela va affecter le matériau sur tous les éléments situés dans l’assemblage ‘power_supply_asm’. Nous ne cherchons pas à détailler plus la source de puissance pour l’instant. Nous voulons seulement une représentation adéquate de la source de puissance pour prendre en compte la quantité de chaleur qu’elle apporte et son impact sur les mouvements d’air.




Nous allons maintenant spécifier la puissance que le PCB de la source de puissance va dissiper.

Développer l’assemblage ‘power_supply_asm’ afin d’avoir accés au SmartPart ‘PCB_1’. Sélectionner ‘PCB_1’ dans le Project Manager et cliquer sur l’icône

‘Component’, , dans la palette de géométrie.

Faire un click droit sur le nouveau composant et ouvrir son menu ‘Construction’.




Rentrer les paramètres suivants :

‘Name’: Smeared Heat

‘Power’: 10 Watts

Sous ‘Modeling Options’ cocher l’option ‘Apply over Board’.

Cliquer sur ‘OK’.

NOTE : L’option ‘Apply over Board’ va répartir la puissance dissipée uniformément sur la surface supérieure de la carte.




Sélectionner ‘PCB_1’ dans le Project Manager puis

cliquer sur l’icône des sondes . Cela va créer une sonde nommée ‘PCB_1’ et localisée au centre du PCB.

Cliquer sur le nom de la nouvelle sonde (‘PCB_1’) et renommer celle-ci en ‘Power Supply’.




Lancer Visual Editor pour vérifier la position et l’orientation de la source de puissance.

Nous voulons la placer au même endroit que la source de puissance simplifiée construite dans les tutoriaux précédents.

Pour corriger la position de la nouvelle source de puissance, nous devons :

• La faire tourner autour de l’axe X.

• La translater dans la direction X.

• La translater dans la direction Y.

• La translater dans la direction Z.

Nous allons pour cela nous servir des commandes ‘Rotate’ et ‘Align’ de la Drawing Board.




La première étape est de tourner la source de puissance autour de l’axe des X.

S’assurer que la vue qui active est bien la vue selon l’axe X (c’est la ‘View3 2D +X).

Dans le Project Manager, s’assurer que l’assemblage ‘power_supply_asm’ est complètement refermé (ie, vous ne pouvez pas voir les éléments dont il est composé).

Sélectionner l’assemblage ‘power_supply_asm’ et

cliquer sur l’icône ‘Rotate Counter Clockwise’, , dans la Drawing Board.




L’étape suivante consiste à centrer la source de puissance avec la source simplifiée précédente.

Tout d’abord, désélectionner tous en cliquant une fois dans le fond de la Drawing Board.

Ensuite, sélectionner l’assemblage ‘PSU’ dans le Project Manager. Maintenir <Ctrl> et sélectionner l’assemblage ‘power_supply_asm’ dans le Project Manager.

Dans la Drawing Board, cliquer sur l’icône ‘Align

Tool’, , sur la gauche.

Dans la boite de dialogue ‘Aligned Selected’ qui apparaît, cliquer sur mes boutons permettant de :

• Aligner horizontalement les centres

• Aligner verticalement les centres

Et observer le résultat de ces clicks.




Dans la Drawing Board, passer à la vue perpendiculaire à l’axe Z (Vue 2) en utilisant la touche <Tab>.

Utiliser une fois encore l’outil d’alignement pour centrer les assemblages dans la vue.

NOTE : L’outil d’alignement peut aussi être utilisé pour aligner les dessus, dessous, gauches, ou droites. Le premier élément sélectionné est toujours la référence et ne bouge pas.




Comme nous n’avons pas besoin de deux représentations de la source de puissance, nous allons désactiver l’assemblage ‘PSU’.

Sélectionner l’assemblage ‘PSU’ dans le Project Manager.

Cliquer sur l’icône ‘Deactivate’, .

Cela va retirer l’assemblage ‘PSU’ des calculs (il n’est plus pris en compte) mais il reste dans le Project Manager en tant que référence.

Passer sur Visual Editor pour inspecter le modèle que nous avons construit.

Sélectionner le SmartPart Chassis dans le Project Manager puis cliquer sur l’icône du passage en filaire

dans Visual Editor pour obtenir une vue plus claire de l’intérieur.




Dans le Project Manager, aller au menu [Solve/Overall Control].

Activer l’option ‘Monitor Point Convergence for Temperature’.

Inspecter les paramètres par défaut qui apparaissent. On demande ainsi au solveur de finir lorsque toutes les sondes dans le modèle :

• Restent dans une bande de 0.5 C pour 30 itérations.

• ET

• Les résidus sont tombés en dessous de 10

Cliquer sur ‘OK’ pour sortir de la fenêtre.

Cliquer sur l’icône ‘Go’ , pour lui demander de lancer la résolution.

NOTE : Ces étapes permettent de demander à FloTHERM d’arrêter la résolution lorsque les courbes des sondes commencent à se stabiliser. La convergence des sondes peut ainsi sauver un temps précieux sans perdre énormément en précision.




Lorsque le solveur s’arrête, aller dans Visual Editor pour analyser les résultats.

Cliquer sur la paroi ‘Low-Y Perf’ dans la zone graphique de Visual Editor.

Cliquer sur l’icône ‘Create Particle Source’, , dans la barre d’outils d’en haut.

Noter que cela crée un nouvel élément nommé ‘source 1’ dans l’abre de Visual Editor sous [Results \ Particles].

Cliquer sur l’icône de lecture, , pour que les particules s’animent.

Essayer de tourner la vue pour inspecter le champ de

particules. Cliquer sur ‘Stop Animation’, , une fois terminé.




Cliquer sur ‘source1’ dans l’arbre de Visual Editor.

Dans la feuille de propriété qui apparaît :

Changer le ‘Name’ pour mettre ‘Bottom Vent Air Flow’

Changer le ‘Num. of Streamlines’ pour 75

Changer la ‘Source Shape’ en Rectangle

Lancer de nouveau l’animation, .

Faire tourner, zoomer et translater la géométrie pour vérifier la distribution du flux d’air.

Cliquer sur ‘Stop Animation’, , une fois les observations terminées.

Dans la feuille de propriétés de la source de particule, décocher ‘on’ avant de passer à l’étape suivante.




Dans le Project Manager, sélectionner l’assemblage ‘Electronics’.

Aller dans Visual Editor window, et cliquer sur l’icône

‘Temperature Surface Plot’, .

Dans l’arbre de Visual Editor, aller à [Results \ Scalar Fields] et sélectionner ‘Temperature’ dans la liste.

Dans la feuille de propriétés de la tempéature, changer le ‘Total Range’ en ‘Auto Range’.

Puis changer la ‘Color Map’ en ‘Fire’.

Bien faire tourner la géométrie pour inspecter la carte et les composants sous tous les angles.

Lorsque vous avez fini, s’assurer sur l’assemblage ‘Electronics’ est sélectionné puis retourner en mode




solide en cliquant sur l’icône ‘solid’, .

En gardant l’assemblage ‘Electronics’ sélectionné,

cliquer sur l’icône ‘Top’, , dans le Project Manager. Cette action isole la géométrie dans toutes les fenêtres et dans ce cas, facilite l’analyse des résultats relatifs à la carte.

Aller dans Visual Editor et séparer l’écran en cliquant

sur .

Développer le noeud ‘Tables’ de l’arbre Visual Editor et sélectionner ‘Geometry’.

Décocher ‘Geometry Details’.

Cocher ‘Solid Conductors’.




Dans la fenêtre des ‘Tables’, cliquer sur l’onglet ‘Cuboid Name’

Faire un click droit sur la colonne ‘et choisir ‘Enable Sorting’.

Par défaut, la colonne est classée par ordre croissant. Pour passer à un classement en ordre décroissant, cliquer ne nouvelle fois sur le titre de la colonne.

La ligne du haut indique maintenant l’élément solide optenant la température maximale. Cliquer sur le titre de la ligne pour la sélectionner ainsi que le composant correspondant dans la fenêtre graphique.

Utiliser SHIFT-Sélection pour sélectionner les 6 lignes du haut. Tourner la vue pour bien voir les 6 éléments.




Passer en mode annotation en cliquant sur dans la barre d’outils du haut.

Utiliser le bouton gauche de la souris pour laisser une annotation sur trois composants.

Noter l’apparition d’une liste des annotations ainsi créées dans l’arbre de Visual Editor. Sélectionner chacune des annotations que vous venez de créer pour ouvrir leur feuille de propriétés.

Essayer de modifier toutes les propriétés accessibles et regarder les changements que cela crée dans la zone graphique.




FIN DU TUTORIAL 4



TUTORIAL 5 – MAILLAGE DU MODELE ET EXPANSION DU DOM ANE DE SOLUTION Ce tutorial va guider l’utilisateur le long du processus d’amélioration des techniques de modélisation en réalisant les étapes suivantes :

1. Etendre le domaine pour inclure l’espace autour du boîtier. 2. Définir des contraintes de maillage pour les éléments importants du boîtier. 3. Localiser le maillage.

Tutorial 5 – Maillage du modèle Charger le “Tutorial 4” et le sauvegarder sous le nom “Tutorial 5”. Rentrer le titre “Grid model using localized grid”.



Tutorial 5 – Maillage du modèle La première étape consiste à élargir le domaine de calcul pour qu’il soit plus grand que le châssis. Cela permet à FloTHERM de calculer le transfert de chaleur du châssis vers l’extérieur (au lieu d’imposer les 5 W/m²K qui ne sont qu’une estimation). C’es un point important de la modélisation étant donné les déperditions au niveau des parois du châssis. Dans le Project Manager, faire un click droit sur ‘System’, ouvrir le menu ‘Location’ et changer la position et la taille du domaine de calcul avec les valeurs suivantes : Position : (-125, -80, 0) mm Taille : (500, 500, 180) mm Cliquer sur ‘No’ lorsque le message du changement de maillage apparaît. NOTE : On peut aussi réaliser cette opération dans la Drawing Board en changeant ‘Selection Mode’ pour ‘Cutout/Overall Domain’ puis sélectionner le domaine et suivre les mêmes directives qu’avec la méthode dans le Project Manager.



Tutorial 5 – Maillage du modèle Dans la fenêtre de la Drawing Board, taper <r> pour redimensionner les vues si besoin est.

NOTE : La taille du domaine plus grand est visible en jaune. FloTHERM va maintenant pouvoir résoudre les flux d’air autour du boîtier autant qu’à l’intérieur de celui-ci.



Tutorial 5 – Maillage du modèle Créer un nouvel assemblage en cliquant sur l’icône ‘Assembly’

, dans la palette du Project Manager. Appeler cet assemblage “Wall”. Sélectionner l’assemblage ‘Wall’ et activer la vue 2 (utiliser la touche <Tab> pour ne pas désélectionner l’assemblage par inadvertance) dans la Drawing Board. On regarde alors le long de l’axe Z.

Cliquer sur l’icône ‘Collapsed Cuboid”, , dans la palette de géométrie de la Drawing Board. Dessiner un carré de la même taille que le domaine de calcul dans la vue sélectionnée. Astuce : Démarrer à un coin du domaine et terminer au coin opposé. Faire un click droit sur le cuboïde, choisir ‘Location’ et vérifier les propriétés suivantes : Position : (-125, -80, 0) mm Taille : (500, 500, 18) mm. Collapse : Low-Face, Zo direction Changer le nom du cuboïde et écrire ‘Wall’ et sortir de la fenêtre. Faire un click droit sur le cuboïde “Wall” et choisir ‘Material’. Créer un nouvel attribut et le nommer “Wood” puis lui donner une conductivité thermique de 0.14 W/mK. ‘OK ’ out of this dialog and Attach the property, “Wood” to the ‘Wall’ cuboid.



Tutorial 5 – Maillage du modèle Si vous regardez le maillage dans la Drawing Board, vous pouvez noter que des cellules très étirées émanent du châssis jusqu’aux frontières du domaine. Idéalement, nous voudrions contenir les petites cellules dans le boîtier, aux endroits où elles sont utiles, et utiliser des cellules plus grandes dans l’air autour où les gradients de température et de vitesse sont plus petits. NOTE : La géométrie du PCB semble déjà avoir ce genre de maillage mis en place. FloEDA.Bridge possède de nombreuses règles de maillage intéressantes. L’une d’entre elle concerne le maillage localisé prédéfini autour de la carte et des composants. L’étape suivante va apporter de nombreux détails sur la manière de créer des maillages localisés au niveau du châssis dans FloTHERM.



Tutorial 5 – Maillage du modèle Faire un click droit sur l’élément "Chassis" et choisir ‘Grid Constraint’. Créer une nouvelle contrainte de maillage et la nommer “8mm-max and inflation”. Paramétrer une taille maximale de 8 mm. Cliquer sur ‘Inflation’. Dans la partie ‘Low Side’ rentrer une taille d’inflation (‘Size’) de 5 mm et un ‘Min. No.’ de 2 cellules. Dans la partie ‘High Side’ rentrer une taille d’inflation (‘% Size’) de 20% et un ‘Max. Size’ de 8 mm. Attacher cet attribut à la direction Y de l’élément.



Tutorial 5 – Maillage du modèle De la même manière, créer une autre contrainte de maillage que vous appellerez “20mm-max and inflation”. Paramétrer une taille maximale de 20 mm. Mettre un inflation sur les deux côtés en utilisant les paramètres suivants : ‘% Size’ : 10% ‘Max. Size’ : 20 mm. Attacher cet attribut aux directions X et Z du châssis.

Dans la Drawing Board, afficher le maillage en tapant <g>. Dans le Project Manager, sélectionner l’objet “Chassis” puis

cliquer sur l’icône ‘Toggle Localized Grid’ . Cela va localiser le maillage sur le châssis. Noter les changements suivants :

• Le maillage change dans la Drawing Board en tenant compte de la localisation.

• L’icône de l’élément “Chassis” change et passe de à

ce qui indique que cet objet à un maillage localisé qui lui est rattaché.



Tutorial 5 – Maillage du modèle



Tutorial 5 – Maillage du modèle Maintenant que le châssis a été maillé et localisé, nous pouvons revoir le maillage système afin de définir un maillage plus grossier autour du boîtier.

Cliquer sur l’icône du maillage système, . Changer les paramètres de direction d’application de ‘Xo-Direction’ à ‘Override All’. Cocher ‘Dynamic Update’ Changer la valeur de taille maximale pour 30 mm. Regarder les changements que cela créé dans la Drawing Board puis sortir de la fenêtre ‘System Grid’.

Cliquer sur l’icône ‘Grid Summary’ pour voir une vue détaillée du maillage créé. Cette boite de dialogue montre le nombre de cellules se trouvant dans le maillage total mais aussi dans chaque maillage localisé, ainsi que les rapports de forme maximums.



Tutorial 5 – Maillage du modèle Dans le Project Manager sélectionner [Solve\Sanity Check] pour que FloTHERM vérifie les problèmes de mise en donnée du modèle. Le ‘Sanity Check’ nous dit qu’un objet a été désactivé car il est en conflit avec un autre. Cet objet est la paroi du bas ‘LowZ’ de l’élément “Chassis”. Le conflit est dû au rajout du cuboïde “Wall”. Dans ce cas, nous allons faire en sorte que le modèle ne remplace pas l’acier du boîtier par le bois de la table. Pour cela, sélectionner l’assemblage “Wall” et cliquer sur

l’icône ‘Promote’, , jusqu’à ce que l’assemblage “Wall” se situe au dessus de l’élément “Chassis” dans l’arbre du Project Manager. Lancer à nouveau le ‘Sanity Check’ et vérifier que le ‘warning’ n’est plus présent. Résoudre le modèle en cliquant sur ‘Go’ dans le Project Manager.

Une fois la solution convergée, ouvrir Visual Editor à nouveau,

en cliquant sur l’icône, , dans le Project Manager ou la Drawing Board. Nous allons commencer par rendre la géométrie à l’écran plus réaliste. Tout d’abord, sélectionner le cuboïde ‘Wall’ dans la zone gaphique. Dans la feuille de propriétés, développer la section ‘Material’ en cliquant sur le mot ‘Material’.



Tutorial 5 – Maillage du modèle Cliquer sur la barre de couleurs (le rectangle bleu par défaut pour un cuboïde). Sélectionner une nouvelle couleur pour les murs (par exemple le marron clair que vous voyez à droite). Cliquer sur ‘OK’ et vérifier les changements opérés dans la zone graphique de Visual Editor.



Tutorial 5 – Maillage du modèle Ensuite, développer la section ‘Texture’ de la feuille de propriétés en cliquant sur le mot ‘Texture’. Cliquer sur ‘Filename’. Naviguer dans le dossier des aspects de surface, localiser ‘Oak.rgb’ et cliquer sur ‘OK’. Inspecter les changements dans la zone graphique.



Tutorial 5 – Maillage du modèle Utiliser maintenant le Project Manager pour sélectionner ‘Low X Perf’, ‘High X Perf’, et ‘Low Y Perf’. Dans la feuille de propriétés de Visual Editor, aller à la section ‘Material’. Paramétrer la couleur blanche puis paramétrer la transparence à 0.4 Ensuite, dans la section ‘Texture’, cliquer sur ‘Filename’. Localiser le fichier .\Resistance\Holes_Small.rgb et cliquer sur ‘OK’. Localiser le nombre de sections en X et Y dans la feuille de propriétés et rentrer les valeurs suivantes : X=4, Y=3 Ne pas hésiter à essayer d’autres textures sur d’autres objets du modèle.



Tutorial 5 – Maillage du modèle Enfin, nous allons paramétrer quelques points de vue personnels. Sélectionner l’assemblage ‘Electronics’ dans le Project Manager. Dans Visual Editor taper <v> sur le clavier pour zoomer sur la sélection.

Cliquer sur l’icône ‘Save Viewpoint’, . Noter que le point de vue est mainteant disponible directement sous ‘Viewer’ dans l’arbre de Visual Editor. Utiliser la souris pour tourner le modèle vers un point de vue différent. Cliquer à nouveau sur l’icône ‘Save Viewpoint’. Taper <r> sur le clavier pour redimensionner la vue. Puis cliquer sur l’icône ‘Save Viewpoint’. Essayer maintenant de double-cliquer sur l’un des points de vue sauvegardés pour changer de vue rapidement.

Continuer à regarder les résultats comme dans les tutoriaux précédents. Choses à essayer :

• Créer un plan de température. • Passer en filaire. • Changer le plan de température pour montrer les

vecteurs vitesses. • Changer la direction du plan (X, Y, Z). • Sonder le plan pour obtenir des valeurs de température. • Regarder les températures de surface du PCB.

FIN DU TUTORIAL 5



TUTORIAL 6: AJOUT D’UN RADIATEUR ET D’UN VENTILATEU R

Cet exercice guide l’utilisateur dans le processus d’affinement d’une modélisation d’un boitier électronique en accomplissant les tâches suivantes. 1. Créer un ventilateur. 2. Créer un radiateur. 3. Apprendre comment modifier une carte électronique en utilisant les coordonnées

Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur

Dans ce type d’exercice, la conception de notre système doit être faite de manière minutieuse et ce pour deux raisons:

1. Un large nombre de perforations cause des problèmes avec le design de « l’EMC ».

2. Le composant U18 dépasse le niveau maximum en température de jonction.

Nous allons essayez de répondre à ces problèmes en réduisant le nombre de conduits, en rajoutant un radiateur au composant U18, et en plaçant un ventilateur pour augmenter le flux d’air au travers du boitier. Chargez le Tutorial 5 et sauvez le avec un nouveau nom, “Tutorial 6”. Donnez-lui le titre « Ajout d’un radiateur et d’un fan ».



Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur Nous allons changer le modèle pour un scenario en convection forcée par l’ajout d’un ventilateur, le domaine de calcul n’a pas besoin d’être plus étendu que le châssis. Dans la Drawing Board, assurez-vous que vous êtes en mode sélection et faites un clic droit dans l’arrière plan. Changez le mode actuel de sélection pour ‘Cutout/Overall Domain’ dans le menu qui vient d’apparaître. Ce menu est un filtre permettant de sélectionner un certain type d’objets avec la souris. Notez que vous pouvez également effectuer cette opération dans l’encart situé en bas à droite de la Drawing Board. Sélectionnez maintenant le domaine de calcul dans la Drawing Board. Utilisez la souris pour le faire rétrécir et correspondre aux dimensions du châssis. Cliquez ‘No’ lorsque qu’un message apparaît au sujet du changement de grille.



Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur Dans le Project Manager, activez la palette en cliquant

sur si elle n’est pas visible. Sélectionnez le ‘Root Assembly’ et cliquez sur l’objet

‘Assembly’ dans la palette. Renommez le nouvel assemblage : « ventilation ».

Ouvrez le ‘Library Manager’ en cliquant cet icone

dans le Project Manager. Dans la librairie, trouvez le « Sanyo Denki Axial Fan » avec cette dénomination : ‘109P0812A202 (80x80x32)’. [Note: c’est le premier ventilateur de la liste qui finit avec ces dimensions 80x80x32] En laissant appuyé le bouton gauche de la souris, cliquez et trainez le ventilateur dans l’assemblage « ventilation ». Fermer le “Library Manager”.




Par défaut, le ventilateur est représenté comme une boîte sans indication du sens de soufflage. Pour y remédier, il est nécessaire de changer un paramètre s’affichage. Dans la Drawing Board, cliquer sur [Edit/ Modify Picture]. Cocher la case ‘Flow/Source Direction’ et cliquer sur OK. Le sens de soufflage du ventilateur est alors indiqué? Dans la vue 0 (+Y) de la Drawing Board, sélectionner le ventilateur et le faire tourner en cliquant sur l’icône

.



Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur Note: lors de rotation d’objets dans la Drawing Board, il est important de savoir quelle est la vue active. La commande de rotation fait tourner un objet autour de son axe central qui est perpendiculaire à la vue active.



Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur Après avoir donné la bonne orientation au ventilateur, il est nécessaire de le positionner. Comme indiqué ci-contre, la position finale est :

• Collé contre le mur LowX du “Chassis” • Le bas du ventilateur est aligné avec le bas du

PCB • Centre dans le chassis lorsqu’on le regarde à

partir de la vue +X Utiliser dans la Drawing Board les outils “Snap to

Objects” ( ) et l’alignement des objets ( ) pour placer le ventilateur. Une fois terminé, verifier la position du ventilateur en le sélectionnant puis en cliquant sur l’icone

d’information dans le Project Manager. La position devrait être : X= 32 mm Y = 20 mm Z = 10 mm Dans le cas contraire, rentrer ces valeurs à la main dans la fenêtre de construction du ventilateur.



Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur La prochaine étape consiste à ajouter un radiateur à un composant. Pour cela, nous allons utiliser la fenêtre FloEDA.Bridge. Lancer FloEDA.Bridge en cliquant sur l’icône du Project Manager. Ouvrir le fichier board.flopcb en passant par le menu [File\Load]. C’est le fichier que nous avions sauvé lors du Tutorial 3. Plusieurs messages annonçant que les propriétés des matériaux ont pu être modifiées vont apparaître. Ces messages peuvent être ignorés étant donné que nous allons ???These can safely be ignored as we will be recreating the board shortly. Cliquer sur Dismiss.

Sélectionner le grand composant carré (U18) qui se trouve au centre de la carte. Remarquer que, lorsqu’un composant est sélectionné,

l’icône de création de radiateur, , dans la barre d’outils verticale sur la gauche devient active.

Cliquer sur cet icône, , et saisir les paramètres suivant dans la feuille des propriétés : Z Rotation – None Base Thickness – 4mm Fin Height – 12mm Fin Width – 1.25mm Number of Fins – 5



Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur Ensuite, repérer la ligne ‘Heatsink Interface Resistance’ dans la feuille des propriétés du radiateur. Cliquer sur le bouton d’import de matériau à partir de la bibliothèque qui se trouve juste à droite du texte ‘Typical Interface’. Dans la boîte de dialogue ‘Material Library Selector’, aller dans le dossier Interface_Materials\Bergquist\Bond_Ply. Sélectionner ‘Bond-Ply 660@10 psi’ et cliquer sur

l’icône d’ajout, , pour importer ce matériau dans la session active de FloEDA.Bridge. S’assurer que ‘Bond-Ply 660@10 psi’ est sélectionné dans Selected Items et cliquer sur OK pour revenir à la feuille de propriétés.



Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur Enregistrer le fichier FloEDA.Bridge modifié sous un autre nom en sélectionnant [File\Save As]. Nommer le nouveau fichier board_hs.flopcb. Une fois le modèle sauvé, sélectionner [File\Transfer and Quit].




Il faut maintenant placer la nouvelle carte avec radiateur que nous venons de transférer à la place l’ancienne et supprimer cette dernière. Dans le Project Manager, sélectionner [Edit\Preferences] et s’assurer que ‘Local Coordinates’ est sélectionné comme option pour ‘Display Positions in’. Cliquer avec le bouton droit sur l’assemblage ‘Electronics’ et vérifier sa position. Elle doit être de 50 mm, 20 mm, 6 mm. Comme l’option ‘Local Coordinates’ est activée, cette position sert d’origine pour tous les objets qui se trouve dans cet assemblage. Vérifier ensuite la position de l’assemblage ‘board’ qui se trouve actuellement dans l’assemblage ‘Electronics’. Elle doit être de 0, 0, 0 mm. Cela signifie qu’il n’y a pas de décalage entre l’origine de l’assemblage ‘Electronics’ et celui de l’assemblage ‘board’. Vérifier maintenant la position du nouvel assemblage ‘board’. Elle doit également être de 0, 0, 0 mm. Cela nous arrange car le déplacement du nouvel assemblage ‘board’ dans l’assemblage ‘Electronics’ aura pour effet de placer directement la carte au bon endroit (pas de décalage avec l’origine de l’assemblage parent). Avoir un assemblage de référence devient donc essentiel lors du travail sur un projet où plusieurs modifications dans FloEDA.Bridge sont attendues.

Coordonnées locales : Positions affichées pour l’assemblage ‘board’

Xglobal = Xassemblage_Electronics + X assemblage_board

Yglobal = Y assemblage_Electronics + Y assemblage_board

Zglobal = Z assemblage_Electronics + Z assemblage_board



Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur Note: les assemblages peuvent également être tournés, ce qui permet d’avoir toutes sortes de références. Nous allons donc directement supprimer l’ancienne carte et mettre la nouvelle à la place. Selectionner l’assemblage ‘board’ qui se trouve actuellement dans dans l’assemblage ‘Electronics et appuyer sur la touche Suppr du clavier. Déplacer à l’aide de la souris (glisser-déposer) le nouvel assemblage ‘board’ dans l’assemblage ‘Electronics’. La carte actualisée est maintenant à la position exacte de l’ancienne carte grâce à l’option ‘Local Coordinates’ de FloTHERM.

Select ‘board’ and hit Delete




Hold down left button to drag new ‘board’ into place

Allons voir ce qui a été importé de FloEDA.Bridge.

Dans le Project Manager, cliquer sur l’icône Find Dans la boîte de dialogue ‘Find’, saisir : Find – u18 Type – Assembly Cliquer sur le bouton ‘Find’.

Cliquer sur l’icône Top, , pour isoler cet assemblage (cela sera valable dans toutes les fenêtres de FloTHERM). Dans cet assemblage se trouvent : Composant compact : U18 Point sonde : MP-U18



Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur Région: GR-U18 Smartpart radiateur : Heatsink Cuboid : Heat Sink Resistance (matériau d’interface) La région ‘GR-U18’ est importante, car elle contient un raffinement local du maillage et en plus, ce maillage est localisé sur la région pour éviter la propagation des petites cellules qui se trouvent à l’intérieur. Selectionner la région et utiliser [Geometry\Reveal] (ou Shift+F12) dans le Project Manager pour la voir dans la Drawing Board. Inspecter le positionnement de la région par rapport à la géométrie et le maillage avoisinant le radiateur pour comprendre ce qui a été importé de FloEDA.Bridge.

Réinitialiser l’affichage du Project Manager en

cliquant sur l’icône ‘Reset’ . Nous allons maintenant supprimer plusieurs trous dans le chassis et les grilles associées (pour améliorer le blindage). Sélectionner ‘Low Y Perf’ dans le Project Manager et appuyer sur la touche Suppr du clavier. Supprimer de la même manière la ‘Low X Perf’. Ensuite, supprimer le trou (‘Hole’) associé à la paroi Low Y (Wall (Low Y)) du châssis.



Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur Il est nécessaire de redimensionner le trou du mur Low X du châssis pour coller aux dimensions du ventilateur. Dans le Project Manager, sélectionner le trou associé à la paroi LowX. Dans la Drawing Board, redimensionner le trou pour qu’il corresponde à la taille extérieure du ventilateur.

Nous pouvons maintenat lancer le modèle et voir l’influence de l’ajout du ventilateur et du radiateur. Sauvegarder le modèle puis sélectionner [Solve\Re-initialize and Solve]. Note: dans cette nouvelle instance du projet, les flux d’air seront totalement différents de ceux de l’instance précédente (à cause du passage de la convection naturelle à la convection forcée). Il est alors peu judicieux de relancer le solveur à partir de la solution



Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur précédente (cela risque même de rallonger la convergence). Dans ce cas, il est recommandé de réinitialiser le projet avant de le relancer.



Tutorial 6 – Ajout d’un radiateur et d’un ventilateur Une fois le calcul terminé, lancer Visual Editor et récupérer les résultats suivants :

• Une animation d’un lancer de particules provenant de l’ouverture sur la paroi High X.

• L’affichage de la température de surface sur le radiateur avec des annotations.

• Le débit et la pression de fonctionnement du ventilateur en utilisant la table correspondante.

FIN DU TUTORIAL 6



TUTORIAL 7: SURFACES DE REPONSE ET OPTIMISATION

Cet exercice guide l’utilisateur dans le processus d’affinement d’une modélisation d’un boitier électronique en accomplissant les tâches suivantes :

1. Définir une étude paramétrique sur la position de sa grille d’entrée et son taux d’ouverture 2. Création d’une surface de réponse pour déterminer la configuration optimale et visualiser la sensibilité des résultatas par rapport au design

Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Dans ce tutorial, nous allons déterminer la sensibilité du design thermique à des changements sur la position et le taux d’ouverture de la grille d’entrée. Cela peut s’appliquer dans le cas d’une nécessité de réduction des ouvertures pour des raisons d’EM. Cette étude va être effectuée avec des versions simplifiées de la carte et de l’alimentation pour diminuer les temps de calcul et faire en sorte que le cours garde une durée raisonnable... La même étude peut bien sûr être menée sur le modèle détaillée, mais il faudra juste laisser la machine travailler plus longtemps! Charger le Tutorial 6 si ce n’est pas déjà fait et enregistrer ce projet sous le nom de Tutorial 7. Donner comme titre “Optimisation de la grille”.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation La première chose à faire est de redimmensionner la grille et de la réduire à 50 mm en hauteur pour se conformer aux exigences de l’EM. Nous allons commencer par redimensionner le trou dans le châssis. Cliquer avec le bouton droit sur le trou dans la paroi High X dans le Project Manager et, dans le menu ‘Construction’, changer la valeur de 238 mm en 50 mm. Cliquer sur OK pour valider. Cliquer sur ‘No’ en réponse au message de changement de maillage (nous avons déjà enregistrer le projet sous un autre nom; il n’est pas nécessaire de le refaire ici).



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Nous allons maintenant redimmensionner la plaque perforée pour qu’elle corresponde au trou dans le châssis. Cliquer avec le bonton droit sur ‘High X Perf’ et entrer dans le menu ‘Conbstruction’. Changer la dimension de 238 mm en 50 mm. Nous allons également modifier la définition des perforations pour faciliter la mise en place de l’étude paramétrique dans la suite du tutorial. Dans la section ‘Coverage’ de cette boîte de dialogue, changer le mode de spécification des perforations de motif (‘Pitch’) à taux d’ouverture (‘Free area ratio’). Définit un taux d’ouverture de 0.95. Nous allons maintenant pouvoir spécifier les modifications de grille en un paramètre (le taux d’ouverture) plutôt qu’en deux (pas en X et pas en Y du motif) dans le Command Center.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Dans la Drawing Board, vérifier que la plaque perforée et le trou se situent bien au même

endroit. Utiliser l’outil d’aligenement si nécessaire.

La prochaine étape consiste à remplacer la carte et l’alimentation par les modèles simplifiés créés précédemment. Dans un premier temps, selectionner l’assemblage désactivé ‘PSU’ et cliquersur

l’icône à la gauche du Project Manager pour le réactiver.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Ouvrir la bibliothèque aller dans le dossier ‘Intro_Library’ précédemment créé. Glisser le cuboïde ‘Electronics’ dans le Root Assembly. Maintenant que les versions simplifiées de la carte et de l’alimentation sont importées, nous allons transférer les versions détaillées en bibliothèque. Glisser l’assemblage’Electronics’ dans le dossier ‘Intro_Library’ de la bibliothèque. Glisser l’assemblage ‘power_supply_asm’ dans le dossier ‘Intro_Library’ de la bibliothèque. Appuyer sur la touche CTRL du clavier pour sélectionner ensemble les assemblages ‘Electronics’ et ‘power_supply_asm’. Les supprimer en appuyant sur la touche Suppr du clavier. Le Project Manager devrait ressembler à l’image qui est située sur la droite. Fermer la bibliothèque avant de passer à l’étape suivante.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Ouvrir le Command Center en cliquant sur

l’icône du Project Manager. Dans la partie de la fenêtre du Command Center se trouve une série de 5 onglets. L’onglet ‘Input Variables’ est actif au lancement du Command Center. Cet onglet est utilisé pour définir les variations paramétriques désirées. La première variable d’entrée que nous allons déclarer est la position du trou pour l’entrée d’air dans le châssis. Dans l’onglet ‘Input Variables’, ouvrir le noeud ‘Root Assembly’ et localiser ‘Chassis’ dans l’arbre. Ouvrir le noeud ‘Chassis’ puis le noeud ‘Wall (High X)’. Ouvrir le noeud ‘Hole’ puis le noeud ‘Absolute Location’. Double-cliquer sur ‘Y Location’ pour définir de



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation paramètre comme variable d’entrée. Avec cette variable d’entrée sélectionnée, parcourir les options disponibles sur la droite de l’écran. Sélectionner l’option ‘Design Parameter’ et saisir : Minimum Value = 6 mm Maximum Value = 194 mm Cliquer sur ‘Apply Variation’. Cela donne au Command Center l’intervalle de variation de ce paramètre dans lequel il faudra chercher la configuration optimale. Note: dans notre cas de base, la valeur de ce paramètre était de 6 mm. Le cas de base est nommé ‘Scenario 0’ dans la table des scénarii. Des nouveaux scénarii seront créés lorsque l’optimisation sera lancée.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Le prochain élément à faire varier est la position de la plaque perforée ‘High X Perf’. Cette variable n’est clairement pas indépendante car elle est directement reliée à la position du trou. Pour se faire, trouver et double-cliquer sur le noeud ‘Y Location’ de l’objet ‘High X Perf’ dans l’onglet ‘Input Variables’. Choisir l’option Linear Function dans la partie droite et cliquer sur le bouton ‘Add Term’. Cliquer sur le champ *Unset* qui vient d’apparaître et choisir ‘Hole: Y Location’ dans la liste déroulante. La position de la plaque perforéée est donc maintenant égale à 1*la position du trou. Exactement ce que nous souhaitions. Cliquer sur ‘Apply Variation’. Note suivant le positionnement initial de la plaque perforée, un message pourrait apparaitre.

Cela signifie que les origines de la plaque perforée et du trou ne sont pas confondues. Le



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Command Center ajuset automatiquement le terme constant qui apparait dans la fonction linéaire pour coller au cas de base (Scénario 0). Cliquer sur OK pour continuer. Le troisième et dernier paramètre que nous allons faire varier est le taux d’ouverture de la plaque perforée. Dans le dossier ‘Parametric Data’ situé sous le noeud ‘High-X Perf’, double-cliquer sur ‘Perf Plate Free Area Ratio’. Sélectionner l’option ‘Design Parameter’ et entrer les valeurs suivantes : Minimum Value = 0.25 Maximum Value = 0.95 Cliquer sur ‘Apply Variation’. En résumé, nous avons maintenant deux valeurs qui peuvent être modifiées indépendamment : la position du trou et le taux d’ouverture de la plaque perforée. Nous avons également spécifié que la position Nous avons également précisé que la position de la plaque perforée devait rester la même que celle du trou.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation La prochaine étape consiste à spécifier les résultats que l’on souhaite extraire des différents scénarii et utiliser pour créer des surfaces de réponses. Nous allons également spécifier la composition de la fonction de coût qui est un prérequis à l’optimisation. Sélectionner l’onglet ‘Output Variables’ dans le bas de la fenêtre du Command Center. Trouver sous cet onglet le cuboïde ‘Electronics’ et double-cliquer dessus pour activer l’affichage des différents résultats qui peuvent être définies comme variables de sortie. Ouvrir ‘Surface Temperatures’. Ouvrir ‘Max S-F Surface Temperature’ Double-cliquer sur‘Z High Max S-F Surface Temperature’ pour la spécifier en variable de sortie. Dans la partie droite, cocher l’option ‘Include in Cost Function’. Avec ce paramétrage, le Command Center va extraire la température maximum de la face HighZ du cuboïde et l’extraire pour chacune des simulations qui seront effectuées. Dans cet exemple simplifié, nous allons supposer que la performance thermique du modèle est directement proportionnelle à cette valeur.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation La fonction de coût est utilisée pour définir quelle est lavaleur à optimiser parmi les résultats. L’optimisation dans le cas présent va chercher à diminuer au maximum la température de cette face du cuboïde.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Il y a bien sûr d’autres éléments que nous souhaiterions suivre durant l’optimisation. De la m^me manière que pour la température de surface du cuboïde, activer les éléments suivants comme variables de sortie (mais sans les inclure dans la fonction de coût).

• Pression statique du ventilateur • Température du point sonde ‘PSU Heat’



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Aller dans la table des scénarri en cliquant sur l’onglet ‘Scenario Table’. Chaque colonne représente un scénario FloTHERM. Il n’y en a qu’une pour le moment. Chaque ligne bleue contient une variable d’entrée avec sa valeur pour chaque scénario. Chaque ligne beige contient une variable de sortie, sauf la dernière qui contient la fonction de coût (cette fonction de coût est toujours une combinaison de variables de sortie). Nous allons utiliser la méthode des ‘Design of Experiments’ pour créer des scénarii avec différentes combinaisons des deux variables indépendantes dans les limites que nous avons spécifiées. Cliquer sur [Edit/Design Experiments] dans la barre des menus. Changer le nombre d’expérience (‘Number of Experiments to Design’) à 15 et cliquer sur ‘Design’ pour créer les scénarii. L’augmentation du nombre d’expériences va permettre de mieux explorer la surface des designs possibles.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Maintenant la table des scénarii contient 16 colonnes, chacune une une combinaison différente de position et de taux d’ouverture de la plaque perforée.

Cliquer sur l’icône (dans la fenêtre du Command Center) pour lancer le calcul sur tous les scénarii que nous venons de créer. Une fois l’initialisation des scénarii terminée (cela peut prendre plusieurs minutes pour que tous les ‘Pending Initialization’ soient remplacés par ‘Queueing’) , aller dans l’onglet ‘Graphical Input’ puis cliquer sur différents scénarii pour voir les positions de la plaque perforée. Astuce : sélectionner la plaque perforée dans le Project Manager avant cela pour qu’elle apparaisse en rouge dans la zone graphique. Note : il est possible d’installer un logiciel spécifique sur d’autres machines pour permettre au Command Center de détecter automatiquement ces machines et d’y distribuer ensuite les différents scénarii. *Des licences solveurs additionnels sont alors nécessaires*.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Lorsque toutes les simulations seront effectuées,

cliquer sur l’icône d’optimisation . La boîte de dialogue qui apparaît résume les informations concernant les variables d’entrée et la fonction de coût. Nous allons maintenant demander au Command Center de créer une surface de réponse pou toutes les variables de sortie en fonction des variables d’entrée. De plus, le Command Center va utiliser ces surfaces de réponse pour prédire la combinaison optimale en la position du trou et le taux d’ouverture de la plaque perforée qui permettra de minimiser la fonction de coût précédemment définie. Pour se faire, changer le champ ‘Optimization Type’ en ‘Response Surface From All’ dans le haut de la fenêtre et cliquer sur le bouton Optimize dans le bas de la fenêtre.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Une fois ce calcul terminé, une nouvelle colonne va apparaître tout à droite de la table des scénarii. La nouvelle colonne est appelé ‘RSO Optimum’ et contient la meilleure solution sur la base des surfaces de réponse qui viennent d’être calculées. La colonne donne également les valeurs prédites (mais non calculées) auxquelles on peut s’attendre pour les variables de sortie et la fonction de coût dans cette configuration. Il est également important de connaître (en plus de l’optimum), la sensibilité du design lors de variations dans les variables d’entrée. C’est ce que nous allons maintenant étudier avec la manipulation graphique des surfaces de réponse. Cliquer sur [Chart\3D RSO Results Viewer]. Par défaut, la surface de réponse pour la fonction de coût est affichée. Utiliser le bouton gauche de la souris pour faire tourner la vue. Le minimum de la fonction coût apparaît clairement sur ce graphique. Il est également important de voir qu’un éloignement du trou de sa position optimum entraîne rapidement augmentation de la fonction de coût. Au contraire, la surface de réponse est assez plate autour de l’optimum en ce qui concerne le taux d’ouverture (et ce jusqu’à 0.7). Cette information peut permettre de prendre rapidement des choix quant au meilleur design.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Voyons ce qu’il en est pour les surfaces de réponses des autres variables de sortie. Dans un premier temps, fermer le graphique qui contient la surface de réponse de la fonction de coût. Ensuite, cliquer sur [Window\Responses] et activer le graphique ‘PSU Heat : Temperature’. Tourner la vue pour inspecter la surface pour en tirer des conclusions. Les valeurs élevées pour la position du trou permettent clairement d’améliorer le refroidissement de l’alimentation. Cliquer sur [Window\Responses] et activer le graphique ‘109P0812A202 (80x80x32) : Static Pressure’. Cliquer sur [Window\Tile Auto Layout] pour voir les deux graphiques en même temps. Quel paramètre influence le plus la pression de fonctionnement du ventilateur ? Une fois terminé, cliquer sur [File\Close] dna sle



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation visualisatuer des surfaces de réponse pour fermer cette fenêtre. Il est également intéressant de visualiser des coupes en 2D des surfaces de réponse pour comprendre l‘influence des variables d’entrée sur les résultats. Cliquer sur [Chart\2D RSO Results Viewer]. Aller dans le menu [Window\Responses] et activer les trois variables de sortie. Désactiver l’affichage du graphique de la fonction de coût de la même manière. Cliquer sur [Window\Settings] et activer l’option ‘autoscale’ du bas de la fenêtre. Cliquer sur OK pour valider.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Dans la partie gauche de la fenêtre se trouvent deux curseurs. Celui du haut contrôle la position du trou. Il est inutile dans le cas présent étant donné que tous les graphiques situés sur la droite ont pour abscisse ce paramètre. Le second curseur contrôle le taux d’ouverture de la plaque perforée (il peut être nécessaire de redimensionner la fenêtre pour le voir en entier). Dans un premier temps, cliquer sur [Window\Auto Tile Layout] pour disposer les graphiques d’une manière convenable. Déplacer ensuite le curseur qui contrôle le taux d’ouverture de la plaque perforée. Observer les changements sur les différents graphiques. Remarquer qu’il est également possible de rentrer des valeurs de variables d’entrée à la main. Utiliser les graphiques pour répondre aux questions suivantes :

• Quelles positions du trou seraient acceptables si nous fixons le taux d’ouverture à 60% et que nous voulons garder une température de surface du cuboïde ‘Electronics’ inférieure à 80°C ?

• Et si le taux d’ouverture est de 50% ? • Quel est le pire cas pour la température de

l’alimentation si le taux d’ouverture est de 40% ?

• Avec un trou ayant une position à 50 mm et un taux d’ouverture de 40%, quels sont les résultats ?



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation Nous allons maintenant utiliser le Command Center pour créer un nouveau design que nous utiliserons dans le prochain tutorial. Cliquer sur l’en tête de la dernière colonne (RSO Design) pour la sélectionner. Cliquer ensuite avec le bouton droit et sélectionner ‘Insert After’. Dans la nouvelle colonne, double-cliquer sur la valeur de position du trou et entrer 50 mm. Appuyer sur Entrée pour valider. De même, modifier le taux d’ouverture à une valeur de 0.4.. Sélectionner la nouvelle colonne en cliquant sur son en-tête, cliquer avec le bouton droit et choisir Save As. Entrer ‘Tutorial 8’ comme nouveau nom de projet et cliquer sur OK pour enregistrer. Il est possible de sauvegarder des scénarii individuels puis de les exporter sous forme de projets FloTHERM pour enregistrer des modifications du modèle (comme nous venons de le faire) ou pour sauvegarder un scénario particulier et faire le post-processing avancé dans Visual Editor. Fermer le Command Center et sauvegarder le projet.



Tutorial 7 – Surfaces de réponse et optimisation FIN DU TUTORIAL 7



TUTORIAL 8: USING FloTHERM.PACK TO CREATE THERMAL M ODELS

This tutorial guides the user through the following tasks while replacing the Two-Resistor component with a detailed FloTHERM.PACK model:

1. Create a detailed package model in FloTHERM.PACK and import it into FloTHERM. 2. Refine the grid around the detailed model. 3. Compare the results of the detailed and compact models to understand when compact models can be used.

Tutorial 8 – Using FloTHERM.Pack to Create Thermal Models

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Go to the Project Manager and open the library by clicking the ‘Open Library Manager’ icon .

Drag the ‘Electronics’ assembly from the ‘Intro_Library’ to the Root Assembly.

Highlight the ‘Electronics’ cuboid and deactivate it by clicking the Deactivate icon .

Launch FloTHERM.PACK by clicking the FloTHERM.PACK icon .




On the FloTHERM.Pack Home Page, click the ‘LOGIN’ button.

At this stage, you will see a password prompt on your screen. Enter the username and password as directed by your instructor.




Your workbench is your working area where you can store the designs you will create in FloTHERM.Pack, and you can create several folders to organize your models. Click on the link ‘New Package’. This initiates a wizard-like process to help describe the package you intend to create and use in FloTHERM.




The next page that appears displays all the available package classes and styles. The first step is to select the package style that best describes the package you need to model.

Click on the ‘Flip Chip PBGA’ icon.

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FloTHERM.Pack will now enter the Flip Chip PBGA wizard, which is defined based on JEDEC standard package outlines. Using this wizard will help us draw the package outline quickly even if a minimum amount of information is available.




The first step of the wizard will ask you to name your design. Name the new design “pbga1_AAA” (Replace the AAA with your initials.) Click on the arrow on the lower right side to proceed to the next step.

In Step 2 of the wizard, choose the outline ‘PBGAFC_672_27X27mm’, and enter a power of 4 Watts. Change the package top cover to be an Encapsulant. Click the right side arrow to go to step 3.




In Step 3 of the wizard you will be asked whether you know most of the internal construction details of the package. Since we usually do not know the details of the package we are modeling, choose the default, ‘No’, and advance to the next step.

Choosing ‘No’ at this step will automatically fill most of the inputs on the Design Sheet based on common industry practices.

In Step 4 the wizard will ask you if you know the die size. Enter a ‘Die Length’ and ‘Die Width’ of 6mm each. Advance to the next step. Even though we chose ‘No’ in the previous step, we are prompted for the die size separately as it’s such an important figure. The die size, along with power dissipation, controls the power density. If one again chooses ‘No’ here, FloTHERM.Pack is able to estimate the die size based on other package dimensions.




In Step 5 the wizard will ask you if your package has Drop-in Slug. Click ‘No’ and advance to the next step.

In the last step, after all of the design inputs have been entered, you can review the design sheet. Click on the ‘Take me to the design sheet’ link.




The window opens up on a package summary. Click on the ‘Edit Design’ tab to access the design sheet. It summarizes all of the inputs from the wizard, along with the default values chosen by FloTHERM.PACK to characterize the package (based on the JEDEC outline).

Scroll down to the ‘Lid/Thermal Plate/Encapsulant’ section and change the thickness, te to 3.35mm. [Hint: this section is near the bottom of the page]




At the bottom of the design sheet, leave the Modeling Options as they are. Note that the amount of grid on the package can be controlled from that window. This will allow having a predefined localized grid attached to the package.

Click on ‘Save’ and then on the ‘Detailed Model’ button to generate a *.pdml file of the detailed model of your package and save it as pbga1_AAA_Detailed.pdml to your computer.

Notes:

The ‘Preview’ button will display a 3D rendering of the package. This functionality requires that a VRML viewer is installed on your computer

The ‘Compact’ button will link you to a page where compact models (Two-Resistor or Delphi) can be derived from the package you have defined.




The FloTHERM.Pack detailed package model is a *.pdml file that needs to be imported into FloTHERM.

Go to the Project Manager. Locate and highlight the “U18 [lcc_68, PN-34010]” assembly inside the “TopAttach” assembly under the ‘board’ assembly in the ‘Electronics’ assembly. Right click to display the ‘Assembly Menu’. Then select ‘Import/ PDML’.

Browse to the location of the “pbga1_AAA_Detailed.pdml” detailed model pdml file, and open it when prompted. The following window may display.

Click ‘Dismiss’ to close this window. (We’ll be fixing the gridding shortly) Once the pdml file has been successfully imported, you can see that the loaded detailed package is a sub-assembly within the “U18” assembly. It consists of several sub-assemblies for the “pbga1_AAA” geometry, including the Encapsulant, Die and Solder_ball. Open the “pbga1_AAA” assembly to examine the material properties of the parts in the detailed model. Then collapse the




“pbga1_AAA” assembly.

We’ll need to use the Drawing Board to position and orientate the downloaded component. To make this easier to accomplish, we’ll isolate ‘U18’ assembly.

‘Top’ the ‘U18 [lcc_68, PN-34010]’ assembly by highlighting it and selecting the ‘Top’ icon .

Open the Drawing Board window. Turn off the grid (if it’s visible) by pressing “g” on your keyboard. Select ‘View 3 (+X)’ and make it ‘Picture mode’.




In Project Manager, Select the compact component “U18 [lcc_68, PN-34010]”, then hold the <Ctrl> key on the keyboard and select the “pbga1_AAA” assembly (multi-selections).

Switch back to Drawing Board ‘View 3 (+X)’ without losing the selections by clicking on the Drawing Board top bar, and perform ‘Align’ to align “pbga1_AAA” with the center of “U18 [lcc_68, PN-34010]”.

Note that users working in a Windows environment may switch from the Project Manager to the Drawing Board (and other windows) by typing the Tab key while holding ALT.




Use the <tab> button to switch to ‘View 2 2D (+Z)’ without losing the selections.

Perform ‘Align’ to align the center of the selected objects.

The detailed package, “pbga1_AAA”, is correctly placed underneath the heat sink.

Note that we could also have used the Library Swapping functionality in FloEDA.Bridge to replace the existing component with a library entry!




Switch to Project Manager and de-select the “pbga1_AAA” by holding the <Ctrl > key at the keyboard and clicking the highlighted “pbga1_AAA” assembly.

With only the compact component “U18 [lcc_68, PN-34010]”

highlighted, de-activate it by clicking on the left-hand side of the Project Manager to remove it from the calculation.

Now highlight ‘TopAttach’ and use the demote icon , to demote it within the hierarchy of the Product Manager. This will maintain the integrity of the interface material by making sure no other object in this assembly can overwrite it.

The detailed package, “pbga1_AAA”, has now replaced the compact representation.

Launch the Visual Editor to inspect the new geometry. Be sure to select the various objects in the ‘pbga1_AAA’ assembly to understand what’s what in the detailed model. Hide the ‘GR-U18’ Region object to clearly see the heat sink [Hint: Use the F-12 shortcut to hide].

When finished, use View\Reset in the Project Manager to see the rest of the model.




In the Project Manager, click ‘Go’ to solve the model with the detailed component.

Generate a new plot in the profiles window with just the monitor points named ‘DieJunction_Temp’ and ‘CaseTemp’ by clicking Edit\New and then selecting ‘Monitor Points v Iteration’.

Delete all the monitor points except the two previously mentioned. (Hint: the shift-selection will come in handy here.)

As this model can take over fifteen minutes to reach convergence, feel free to interrupt the solve when the ‘DieJunction_Temp’ and ‘CaseTemp’ curves begin to flatten out (should happen at around 125 iterations)

Notice the results from the new Monitor Points displayed tracking the junction and case temperature of the “pbga1_AAA” component. The Temperatures are:

Case = ________C

Junction = ________C




Open the Visual Editor from the Project Manager when the solver stops.

Create a plane plot in X direction that cuts through the center of the detailed component by

- Highlighting the U18 assembly in the Project Manager.

- Clicking on , then selecting the ‘X’ plane.

- Changing the viewing direction by clicking ‘X’ on the keyboard.

- Change to wireframe by clicking in the background to

deselect the plot and clicking the Wireframe icon

Create a 2D view by clicking on .




Expand the ‘Scalar Fields’ and select ‘Temperature’.

Set the ‘Range’ as follows:

- ‘Range’ = ‘User Range’

- ‘Current Min. Value’ = 35°C

- ‘Current Max. Value’ = 90°C

After making the changes zoom into the detailed component. [Hint: Select the U18 assembly in the Project Manager and type ‘v’ in the Visual Editor]




Click on to obtain the temperatures inside the detailed component “pbga1_AAA” and at the base of the heat sink.

Left click to leave an annotation brand at a particular point.

Now use the Annotation property sheet to customize the text that appears on screen.

When you are satisfied, click on the Output Snapshot icon, , to export a screen capture image.

END TUTORIAL 8

Documents

Exercices Version 8 - fast.u-psud.fr