干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算

A8.7.jpg

随着通信产品小型化、高密化的发展趋势,越来越多的射频系统以模块化的产品形态出现,而高频性能、热性能以及结构性能是射频模块的重要衡量指标;ANSYS射频模块多物理场仿真方案可以协同考虑电磁、热、结构之间的相互效应和影响,为射频模块设计提供一体化仿真方案。本文主要介绍ANSYS HFSS与Icepak软件进行电磁—热流的耦合仿真。

在HFSS中计算的金属层模型表面损耗和介质层模型的体积损耗作为热源,导入Icepak中进行强迫风冷的计算,使用HFSS与Icepak进行电热单向耦合计算的流程如图所示:

干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的图2

1.ANSYS HFSS 的设置与计算

首先使用HFSS对模型进行材料、边界和激励条件以及求解条件的设置,计算金属层模型表面损耗和介质层模型的体积损耗,作为Icepak的热源。体积功率的损耗,包括具有线性材料特性的物体的欧姆损耗、电介质损耗及磁损耗(需要到物体内部进行求解),其表达式为 

干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的图3

表面功率损耗是由所有外在的及内在的表面阻抗边界条件所引起的,其表达式为

干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的图4

外在的表面阻抗边界条件包括有限导体边界条件、阻抗边界条件、层间阻抗边界条件、集总RLC边界条件、不对内部求解的导体。

电磁计算后可以通过结果后处理查看金属层与介质层的损耗分布,通过场计算器,可以计算总的损耗值。

干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的图5
干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的图6

2. Designmodeler的设置与更新

只有通过ANSYS Workbench平台才可以进行HFSS与Icepak进行耦合仿真,将HFSS中的模型导入Geometry中,通过Designmodeler对模型进行处理,转化为Icepak可以接受的格式。

干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的图7

3. ANSYS Icepak的设置与计算

在Workbench平台下,把HFSS中的模型和求解的损耗结果导入Icepak中,设置计算区域,风冷的方式与风速,模型材料,然后进行网格的划分,最后进行求解。

在求解过程中可实时查看残差曲线及监控点曲线,在结果的后处理中可以显示切面的温度云图,温度的不均匀主要是由于损耗的不均匀引起的。在Summary report的界面下,可以统计器件的损耗值,比较HFSS与Icepak计算的热耗数值,二者相同足以说明,通过ANSYS Workbench平台,可以使用HFSS与Icepak进行电磁-热流的精确耦合模拟计算。

干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的图8

如果进行HFSS与Icepak的双向耦合计算,需要在HFSS中将模型的材料设置为温度的函数。

干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的图9
干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的图10

在Icepak中勾选温度反馈选项,在Workbench平台下设置温度反馈,进行电热双向耦合仿真。

干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的图11

下图为电磁-热流双向耦合的流程图。

干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的图12

本文主要是使用ANSYS HFSS与Icepak软件,对微波电路中常用的滤波器进行了电磁—热流的耦合模拟计算。首先在HFSS中对模型进行了各种参数的设置,并在HFSS中对混合环进行了计算,得到了带状线介质层的体积热耗和带状线金属层的表面热耗。最后对HFSS计算的损耗和Icepak中计算的热耗进行了比较,证明两者之间数据传递的精度。

ANSYSHFSSICEPAKansys电磁热流体仿真

干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的评论1条

  • JHOW
    0
    在HFSS设置模型的材料温度的函数,不同的金属材料如何设置呢

干货 | ANSYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算的相关案例教程

活动名称:2021 年全国天线年会 - Ansys专场技术研讨会 时间:10月25日,19:00~21:00 地点:宁波市海曙区中山西路1288号(宁波阳光豪生大酒店) Ansys展位号:48, 49 编辑整理:肖运辉 | Ansys中国高频产品线技术经理 “2021全国天线年会”将于10月24日-27日在宁波召开, 25日Ansys将在现场启动专场技术研讨会——聚焦HFSS底层技术与应用,希望给
01 工程背景 热—电子设备运行的关键问题 电子器件的故障、性能与其工作温度有密切关系 对温度最为敏感的问题: - 大量使用的半导体器件和 微电路,故障率随温度的增加而指数级上升 甚至有些电子器件的性能表现与 温升速度相关 电子热设计方法 热源处理 - 降额使用 - 特种元器件温度补偿与控制 - 合理设计印制电路板结构 热阻处理 - 元器件的合理布局可减小热阻 - 散热装置 降温处理 - 等温处理
本文原刊登于Ansys Blog:《Wired for Success: Ansys HFSS Leads in Wirebond Simulation》 作者:Kevin Quillen 编辑整理:褚正浩 | Ansys中国高级应用工程师 随着半导体制造商对处理速度的需求日益增长,印刷电路板(PCB)和芯片封装的所有组件都必须以超高的数据速率提供精准的信号完整性。因此,一定要对任何可能导致中断以
本文原刊登于Ansys Blog:《Wired for Success: Ansys HFSS Leads in Wirebond Simulation》 作者:Kevin Quillen 编辑整理:褚正浩 | Ansys中国高级应用工程师 随着半导体制造商对处理速度的需求日益增长,印刷电路板(PCB)和芯片封装的所有组件都必须以超高的数据速率提供精准的信号完整性。因此,一定要对任何可能导致中断以
Ansys在2022 R1新版本中持续引入诸多先进技术,其电子产品解决方案有助于解决PCB、3D IC封装、EMI/EMC等挑战,HFSS性能全面提升的同时,也为时下炙手可热的行业带来了全新体验的电磁学仿真能力。 回首HFSS近些年数十个版本更迭中,带给用户的从来都不仅仅是软件功能上的突破和创新,更多的是愈加完满的用户体验和效率提升。Ansys 2022 R1新品发布系列网络研讨会中,将于2月22
影响力
粉丝
内容
获赞
收藏
    项目客服
    培训客服
    1 2