2018年5月26日 星期六

FloTHERM 流阻設定實例

        前陣子,恰巧有一個系統的模擬,裝在系統上游的模組,本身也是一個可以獨力運作的小系統(當然電源除外),所以如果要用詳細模型的模擬方式,那整個系統的網格勢必破表,並且,整個系統的分析重點在 CPU Heatsink,所以,只要有模組的流阻與熱功耗,應該就可以提供足夠的資訊。另一方面,這方法雖然之前有提到設定的流程,但我也很少使用,所以借這一次溫故知新,順便做筆記。

        由於公司沒 AMCA 風洞,所以系統阻抗(流阻)也是用所謂的數值風洞來得到,間單來說,就是數值(詳細模型)與數值(體積流阻)間的比對。使用的軟體是 FloTHERM V12。

        數值風洞模型如下圖所示:
其中,紅色框框是詳細模型的部份,模型前後個有一個紫色的 Region,用來計算壓力與速度,天空藍是求解域,流體驅動是用一個 Linear Fan。

        首先,因為流體驅動是用 Linear Fan,所以只要更改 Fan 的 Qmax 與 Pmax,就可以得到一組計算結果。我在這裡做了三筆數據。接下來,在 Table 中的 Region 中,分別記錄前後 Region 的平均速度與平均壓力(理論上平均速度應該要一致,但會有數值誤差),而平均壓力主要是計算壓差。所以可以得到三筆平均速度與壓力差(V,dP)。

        接下來,就是將這三筆數據再加上 (0,0) 通過原點,一共四筆數據。如果偷懶,就直接上傳到官網製做。如果要自己挑戰,就要去做 Curve Fitting。這裡我是用網路上找的 LAB Fit。把數據 Curve Fitting 成 dP = K1*V+K2*V**2。計算結果為 K1 = 3.6,K2 = 5.077。
        但 K1 和 K2 並不能直接輸入到 FloTHERM 中,還必須將 K1 與 K2 轉成 FloTHERM 體積流阻中的 A 與 B。反正,公式都有了,自己用 Excel 寫了一個計算式。
        接著就可以把 A 與 B 輸入到 FloTHERM 中了(小心,不要輸入錯方向)。因為用體積流阻,所以 A 與 B 除以模型長度 0.1873m。
        最後,再來比對一下計算結果。我只檢查一個點,詳細模型的的風扇操作點為 16.4859 CFM,0.175701 inH2O。而流阻模型的操作點為 16.4033 CFM,0.179832 inH2O。我是當做差不多,可以接受。

        其實,這計算過程還有一些細節可以做得再好一些。目前懶得想。將來有機會再來印證我的想法。