FloTHERM®

Branchenweit bewährte CFD-Software für thermische Analysen in der Elektronikkühlung vom führenden Anbieter

FloTHERM® ist eine leistungsfähige 3D-Simulationssoftware (CFD) zur Vorhersage von Fluidströmungen. Sie dient zur Berechnung von Luftströmungen und der Wärmeübertragung von elektronischen Komponenten über Leiterplatten bis hin zum vollständigen System.

Weltmarktführer für thermische Analysen

FloTHERM ermöglicht es den Ingenieuren virtuelle Modelle elektronischer Geräte zu erstellen und thermische Analysen durchzuführen. So können Änderungen schnell und einfach getestet werden, lange vor den ersten Prototypen.

FloTHERM setzt fortschrittliche CFD-Methoden ein, um Luftströmungen, Temperaturen und Wärmeübertragung in Bauteilen, Leiterplatten und kompletten Systemen vorherzusagen.

FloTHERM wird von 98% seiner Anwender empfohlen und steht weltweit unbestritten an der Spitze aller Lösungen für die thermische Analyse in der Elektronik. Es hat mehr Anwender, Applikationsbeispiele, Bibliotheken und veröffentlichte White Paper als alle anderen Lösungen.

Merkmale und Vorzüge

Intelligente thermische Modelle

Intelligente thermische Modelle

Modelle, die in ihrem Umfang von einem einzelnen IC auf einer Leiterplatte bis zu Schaltschränken voller Elektronik reichen, lassen sich aus einer umfassenden Auswahl von SmartParts (intelligente Makros zur Erstellung von Modellen) einer Vielzahl verschiedener Bauteilhersteller schnell und einfach erzeugen. SmartParts sind darauf ausgelegt, die Erstellung von Modellen zu vereinfachen, die Rechenzeiten zu minimieren und trotzdem eine hohe Genauigkeit der Lösung zu gewährleisten.

Beispiele sind das Peltierelement (auch thermoelektrischer Kühler, kurz TEC) und der Axiallüfter (Fan). Beide werden von FloTHERM als SmartParts unterstützt. Durch Hinzufügen eines TECs können Sie beispielsweise die Temperatur so steuern, dass die jeweilige Komponente nicht wärmer wird als durch die Spezifikation des Zulieferers vorgegeben ist. Durch das Fan SmartPart mit der „derated fan“ Funktion kann - als anderes Beispiel - der Betrieb eines elektronischen Geräts unterhalb seiner maximalen Nennleistung unter Berücksichtigung der Gehäusetemperatur, der Umgebungstemperatur und der Art des verwendeten Kühlmechanismus realitätsnah betrachtet werden.

MCAD und EDA Anbindung

MCAD und EDA Anbindung

FloTHERM bietet eine einfache Schnittstelle zu MCAD und EDA Tools. Daten aus Creo Parametric (Pro/E), SolidWorks, CATIA und anderer MCAD-Software können leicht in FloTHERM importiert werden.

Die Anbindung an EDA-Software erfolgt über den Import des IDF-Formats, direkte Schnittstellen zu Mentor Graphics BoardStation und Xpedition PCB sowie zu Cadence Allegro und Zuken CR5000. Über die direkten Schnittstellen ist die Übernahme des vollständigen Leiterplattenlayouts möglich

Kartesischer Vernetzer

Einsatz eines robusten kartesischen Vernetzers minimiert Rechenzeiten

Das FloTHERM-Gitter baut auf einem strukturierten kartesischen Verfahren auf. Dieses Verfahren liefert das numerisch stabilste und effizienteste Gitter. Außerdem besteht die Möglichkeit, das Gitter an interessanten Stellen feiner zu gestalten, um die Genauigkeit zu erhöhen und die Rechenzeit trotzdem niedrig zu halten. Das Gitter bei FloTHERM wird durch die Geometrie bestimmt und noch während des Konstruktionsprozesses im Hintergrund fortlaufend akutalisiert. Der Anwender kann jederzeit interaktiv Verfeinerungen vornehmen. Dieses intuitive, unkomplizierte Verfahren erlaubt es den Ingenieuren, sich – statt auf die Technik und Theorie des Analyseprosses - auf ihre Entwicklung zu konzentrieren. Im Gegensatz zu anderen Werkzeugen, bei denen für die Erzeugung des Gitters sehr viel Zeit und Erfahrung benötigt wird, wird das Gitter bei FloTHERM nahezu augenblicklich und mit großer Zuverlässigkeit erstellt. Und schließlich ist FloTHERM die einzige Analysesoftware mit einem objektbezogenen Gitter, das nicht bei jeder kleinen Änderung am Modell mit erheblichem Zeitaufwand neu erzeugt werden muss.

Automatische Optimierung

Automatische Optimierung

Die Erstellung der Modelle auf der Grundlage von SmartParts und geometrisch einfachen Objekten sowie das strukturierte kartesische Gitter ermöglichen die „automatische sequentielle Optimierung“, die es in dieser Form nur bei FloTHERM gibt. „Design of Experiments“ ist ein Verfahren zur Bestimmung der Beziehungen zwischen den verschiedenen Design-Parametern (z.B. Bauteilplatzierung, Anordnung der Lüftungsöffnungen, Verlustleistung) und den Ergebnissen (Bauteiltemperaturen, Luftdurchsatz usw.).

Die Implementierung dieses Verfahrens in FloTHERM untersucht verschiedenene Szenarien, indem Varianten des ursprünglichen Modells automatisch erzeugt und berechnet werden. Diese Technik liefert wichtige Informationen zur Empfindlichkeit der Ergebnisse gegenüber Änderungen der Designparameter und verringert die erforderliche Anzahl an Simulationsdurchgängen. Sie die Grundlage für die leistungsfähigen Optimierungswerkzeuge nach der Response-Surface-Methode bzw. der sequentiellen Optimierung.

Mit ihrer Hilfe kann der Anwender ein Entwicklungsziel vorgeben und FloTHERM die mühsame Arbeit der Suche nach der geeigneten Kombination von Variablen überlassen. Typische Anwendungen für diese Funktionen sind die Optimierung von Kühlkörpern, die Platzierung von Bauteilen auf der Leiterplatte, die Lüfterauswahl und andere übliche Entwicklungsszenarien.

Die automatische sequentielle Optimierung erlaubt es den Ingenieuren konstruktive Margen auszunutzen und Produktionskosten dort einzusparen, wo dies in der Vergangenheit nicht möglich war. Die Lösung dieser Modelle kann mit der einzigartigen „Volunteer“-Lösungstechnologie mit Hilfe mehrerer Rechner in einem Netzwerk erfolgen.

Leistungsstarker Solver

Leistungsstarker Solver

Die Solvertechnologie von FloTHERM ist speziell auf Probleme aus der Elektronikkühlung ausgerichtet. Der Solver liefert genaueste Ergebnisse bei kürzesten Rechenzeiten pro Gitterzelle. Durch die einzigartige „Localized Grid“-Technik ist es möglich auch solche Modelle exakt zu berechnen, die Geometrien mit erheblichen Größenunterschieden enthalten. Diese Technik ermöglicht sehr genau angepasste, verschachtelte Übergänge zwischen verschiendenen Bereichen mit unterschiedlichen Auflösungen innerhalb des Rechenraumes.

Wärmeübertragung wird vollständig unter Berücksichtigung aller drei Transportmechanismen (Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung) mittels eines Conjugate Residual Solvers zusammen mit einer Multi-Grid-Lösungstechnik berechnet. Pragmatische, einzigartige und genaue Kriterien für die Beendigung der Suche nach der Lösung liefern praktisch verwertbare Ergebnisse in angemessenen Zeiten und ohne akademischen Ballast.

Leistungsfähige Werkzeuge zur Visualisierung

Leistungsfähige Werkzeuge zur Visualisierung

Die Werkzeuge zur Visualisierung in FloTHERM sind speziell darauf ausgelegt, die Produktivität im Postprocessing zu maximieren, sowohl bei der reinen Ergebnisanalyse als auch bei der grafischen Aufbereitung zu Präsentationszwecken. Voll gerenderte Modelle, 3D-Strömungsanimationen und vielfältige Darstellungsmöglichkeiten von Temperatur und Strömung ermöglichen es Ingenieuren, thermische Probleme schnell und wirksam einzukreisen und konstruktive Verbesserungen zu visualisieren. Textur-Mapping und die Ausgabe als AVI bzw. in gängige Grafikformate erlauben es, Fragen des thermischen Designs auch Personen ohne technische Kenntnisse zu vermitteln.

Als kostenloses Anzeigeprogramm steht der FloVIZ Viewer bereit, mit dem sich Präsentationen, z.B. bei Kunden, leicht durchführen lassen.

Industrielle Anwendungen

Im Gegensatz zu anderen Simulationstools ist FloTHERM ein branchenspezifisches Werkzeug zur thermischen Analyse, das für einen weiten Einsatzbereich in der Elektronikkühlung ausgelegt ist, z.B.: