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6SigmaET练习教程

admin 6sigmaET 2017-05-28 12:29:23

6SigmaET练习教程

练习1 软件基本操作 . - 2 -
练习2 刀片式服务器 . - 13 -
练习3 系统封装刀片式服务器 . - 32 -
练习4 冷板散热 - 45 -
练习5 辐射的影响 . - 58 -
练习6 瞬态分析 - 69 -
练习7 热管散热 - 73 -
练习8 带有离心风机的管道设备 . - 85 -
练习9 IDF文件的导入 . - 97 -
练习10 电子器件封装 . - 106 -
练习11 LED灯散热分析 - 124 -

详细原文见6SigmaET练习教程.pdf

介绍
本练习介绍6SigmaET软件界面、基本操作以及如何查看后处理结果。通过这个练习您可以学到:

6SigmaET软件启动以及软件界面的介绍;
查看总体模型布置;
对图形显示区视图进行相关操作;
查看后处理结果。

步骤2:软件界面介绍
加载完案例后,你可以看到顶部的Windows风格的菜单栏和提供了一些常用按钮的快捷图标栏。整个界面由以下几个区域构成,如下图所示:

你看到的视图可能会和上面图示有些不同,这是由于:
模型库面板可能没有打开。可以点击图形显示区右侧的Library Folder Icon来打开,再次点击将关闭;
所有的面板和工具栏都是浮动的,都能四处拖拉;
几个面板在同一位置时会采用现在的多标签网页浏览器式的风格。只有一个是在最前面的,如上图中的模型树和版本树,现在模型树处于激活状态。
1. 模型树(Model Tree)

左侧区域提供了一个树状视图,即模型树。当项目打开,只有顶层节点显示。下面还有许多的子节点,点击前面的小三角符号可以展开该节点,或者右键菜单中选择Expand All可以展开该节点下的所有子项目。

2. 视图区(Graphical View)

当在模型树中选中Chassis时,视图区中Chassis的边将高亮显示。拖动绿色的尺寸调节拉杆可以改变箱体尺寸。

3. 属性表(Property Sheet)

当在Model Tree或视图区选中某物体时,将显示该物体的属性参数。如果选中的是多个物体则显示它们的共同属性值。
4. 属性列表(Property Table)以及除错区(Error View)

这两个面板默认位于窗口底部位置。
5. Property Table

这个功能主要是以列表的方式来显示您选中的多个物体的详细属性值,而Pro-perty Sheet只能显示一个选中物体的属性或者多个物体的共同属性。通过Property Table还可以把属性值和计算结果导出来进行分析。
6. Error View

沿窗口底部的有一个面板—“Error View”,警告或错误将在其中显示。在一个算例中,如果没有错误,该面板就不会显示。在这个范例中,将见到一些错误出现。有“+”号显示时,可以展开错误或警告查看其详细内容。
点击出错的条目,出错的物体在模型树和视图区中都将呈现高亮显示,这个功能可以避免工程师将太多时间浪费在除错方面。
7. 模型库

“Library Folder”出现在窗口的右侧,它采用类似于Model Tree的树状结构,显示6SigmaET软件自带的模型库。
步骤3:视图区功能介绍
1. 二维视图

二维视图提供了6个快捷键,按这些键可以快速切换到相应视角:

2. 三维视图

在视图区单击鼠标右键,并选择View From/3D(或者直接按快捷键3)就可以获得如下图所示的三维视图。拖动鼠标中键可移动视图,滚动鼠标滚轮可缩放视图,按shift键并拖动鼠标左键可局部放大视图,按Ctrl键拖动鼠标左键可框选多个物体。

另外,在菜单栏中的View≫View Controls中可以自定义平移、缩放、旋转、步进视图等操作的快捷键:

3. 步进视图

从View From下拉菜单中选中3D Walk View(或快捷键W)。您可以如同进入一个小房间一样的设备中详细观察某点的情况:

步进视图的快捷键如下:

步骤4:查看后处理结果
6SigmaET可提供数种查看装置中流动和温度的方式:
后处理截面—Result Plane:
 云图(Variation Plots和Variation Plot Smooth);
 矢量图(Flow Pattern);
动态流线图Streamline Plots;
表面温度;
1. 后处理截面(Result Planes)
云图(Variation Plots和Variation Plot Smooth)

鼠标右击项目节点Blade Server Tutorial并选择New/Result Plane:

或者在视图区右键菜单中选择:

新的 Result Plane建立后默认的方向是垂直于Y轴;

从前视图看,截面默认位于模型的正中部,选中截面后拖动位置调节拉杆可以调节其Y向位置:

矢量图(Flow Pattern)
 在模型树或者视图区中新建一个Result Plane;
 在Result Plane的属性表中将Plot Type设为Flow Pattern;

放大散热器区域可见:

查看完结果之后,通常将保持Result Plane的所有设置,如果不需要继续显示该截面可以在模型树或视图区中将其隐藏(右键菜单中选择Hidden)。
2. 动态流线图(Stream Line Plots)

为了更好的理解模型中气流是如何流动的,可以为一些关键区域增加流线图,比如风扇、通风孔和计算域的进出口。在这个案例中我们使用查找功能来选中所有的通风口并为其添加流线:
要在整个模型中进行查找,可以选中层次树中(FFL,Tutorial Blade Server)节点,或者在视图区空白处左键单击一下。

注意:查找的范围仅限定于您选中的物体的子项目。选中的物体不同,可以找到的子项目也不一样。

将查找类型设为Vent并单击Find;
查找后会自动选中所有Vents。在一个Vents上右击菜单中选择New Stream Line Plot或在工具条中选择流线图标,即可成功添加流线:


一般保持默认的流线属性即可,在流线的属性表里用户也可以自己选择流线的变量、外观、疏密等属性值。

点击快捷图标栏里的播放按钮即可查看动态的流线图,也可以点击录制按钮将动画保存成Gif或者Wmv格式用于演示:
练习2 刀片式服务器
介绍
本练习演示了如何用6SigmaET创建上一个练习中的刀片式服务器案例。通过这个练习你可以学到:
创建Chassis,PCB,Chip,Heatsinks,Daughter Board, Disk Drives,Test Chamber;
运行计算及检查计算结果;
创建并求解一个新的版本;
将Chassis保存于Library中以备日后使用。

问题描述:
本问题中的刀片式服务器位于一个服务器箱体内,刀片式服务器主要由PCB、芯片、散热器和子卡组成,箱体采用风扇驱动气流散热。

步骤1:创建一个新的项目
启动6SigmaET,点击菜单栏File/New或常用工具栏建立一个新的模型。点击菜单栏File/Save As,给要新建立的模型一个名称并保存在硬盘某个位置。
在模型树中选中ET Project 节点,并在属性表中将Name改为Blade Server Tutorial。
步骤2:建立服务器箱体
建模之前,首先你要改变Chassis的大小。缺省的Chassis几何尺寸为:1U×440mm×500mm。服务器在其前后壁面都进行开孔以便于空气流动,开孔用工具条上的Vent功能进行建模。
1. 在模型树中展开ET工程节点并选择Chassis节点;
2. 将模型树下的属性表中Manufacturer和Model面板下对应的名称分别改为FFL和Tutorial Blade Server;
3. 将Height、Width和Depth分别设为50mm、183mm和510.5mm;
4. 点按住Ctrl并用鼠标左键选中Chassis的所有壁面,在属性表中将6个壁面厚度(Thickness)都改为1mm,并将Modeling Level选为Thick(即考虑壁厚);


5. 选中前壁面(Chassis Front Side)和后壁面(Chassis Rear Side),右击鼠标并选择New/Vent;
6. 在弹出的对话框(用户操作熟练后可以在Edit≫Preference菜单中将“新建物体时弹出对话框”一项设为No以节省时间,改属性可以直接在属性表中操作。)中展开Geometry节点并将Geometry Definition设为Rectangle;将Length设为48mm,Width设为173mm;展开Placement节点,将Offset 1和Offset 2分别设为5mm和1mm;展开Construction ≫Perforation Details节点,将Open Area设为45%;点击OK,关闭对话框。

如下图所示:

此时模型如下图所示:

保存模型。
步骤3:建立PCB、芯片和散热器
在此服务器模型中主板上带有2个主芯片,每一芯片上附有一组挤压式散热片和8个小的子卡(可能是记忆存储卡),主板上的其余小芯片和组件在此就不进行建模,子卡上器件的发热以均布式热源的方式加在子卡PCB的表面上。
1. 建立PCB

在模型树中选中(FFL,Blade Enclosure),右击鼠标并选择New/PCB;
改变PCB的尺寸:Width设为181mm,Depth设为388mm;
展开Placement节点,并将X、Y、Z Location分别设置为1mm、10mm和14mm;
展开Power节点,将Top Distributed Power设为10W;
点击OK结束对话框;

此时模型图显示成如图所示的三维图。

2. 建立芯片

服务器主CPU在此采用芯片槽座、散热器和热界面材料来建模。
选中PCB,点击图形显示区右侧工具栏中New Chip Socket图标;
展开Geometry节点,并将Width和Depth都改为40mm,保持Height为缺省的2mm;
展开Placement节点,并将X Location和Z Location分别设为70.5mm和280mm;

点击OK结束对话框。

选中Chip Socket,展开Construction节点,点击Material中的ABS-Plastic,由于所需材料Polycarbonate不在清单内,点击Library按钮从库中选择该材料,然后点击OK;


选中CS1(Chip Socket),点击浮动工具条中的New Chip图标;
展开Geometry节点,并将Height、Width和Depth分别设为3mm、35mm和35mm;

展开Thermal Limits节点,将Allowed Maximum Temperature设为60℃;
展开Power节点,将Thermal Design Power设为25W,点击OK结束对话框。

 

3. 建立散热器
选中Chip,点击图形显示区右侧工具栏中New Heatsinks图标 ;
展开Geometry节点,并将Base Width和Base Depth设为50mm,保持Base Thickness为缺省的3mm,Fin Thickness设为1mm,Fin Height设为15mm,Number of Fins设为18;

点击OK结束对话框。

该散热器有2个区域的剪切口,可能是用于安置弹簧安装机构的,在此我们创建一个剪切口并复制另外一个。
选中Heatsinks,点击图形显示区右侧工具栏中New Heatsinks Cutout图标;
展开Geometry节点,并将Width和Depth分别设为50mm和5mm;
展开Placement节点,并将Z Offset设为40mm;


选中Cutout,鼠标右击并选择Copy复制剪切口;选中Heatsinks并右击鼠标选择Paste插入剪切口的复制件,当然此时复制件和原件的位置重合,需对其位置和尺寸进行设置,在属性表中将复制件展开Placement节点并将Z Offset设为5mm;

为了使模型看起来更逼真,我们可以调一下散热器的颜色:选中散热器在其属性表中Display Options节点下的Color一栏中更改颜色:


此时系统模型如下图所示:

4. 建立TIM(热界面材料)

散热器和芯片接触面虽然肉眼看起来是非常光滑的,但实际上放大到一定程度后接触表面也是粗糙不平的,空隙里的空气阻碍了热量的传导,因此通常在接触面上会涂有一层材料用来优化热量的传递。这层材料即TIM,常见应用如PC的CPU表面上一般都涂有导热硅脂。
选中Chip,点击图形显示区右侧工具栏中New TIM图标 ;
点击OK结束对话框,即完成TIM的创建,软件会默认其位于二者接触面之间。

步骤4:建立子卡
记忆卡和其他的扩充卡都能在6SigmaET进行建模。初始阶段我们先指定主PCB上子卡槽的位置和尺寸,然后将PCBs建于卡槽内。本模型有2套4块子卡,我们先创建1个卡槽和PCB,然后使用阵列生成其余3份复制模型,再通过复制和粘贴生成2套4块子卡系统。
选中PCB节点,点击图形显示区右侧模型工具栏中的New Daughter Board Socket图标;
展开Geometry节点并将Height、Width和Length分别设为7mm、7mm和100mm;
将Socket Depth设为7mm;
展开Placement节点并将X和Z Location分别设为5mm和150mm;
选中Daughter Board Socket节点,点击图形显示区右侧模型工具栏中的New Daughter Board图标 ,并将Top Distributed Power和Bottom Distributed Power都设为0.5W;
击OK结束对话框;
选中Daughter Board Socket,鼠标右键菜单中选择Pattern,将X pitch设为10mm,Number in X设为4,单击OK结束对话框;
按住Ctrl键选中生成的前4个Daughter Board Sockets,按Ctrl+D在原位置生成4个一模一样的子卡。这时软件会自动选中新生成的4个子卡,右键单击X方向的位置调节拉杆(蓝色小方块),使用Move By功能向右移动134mm;由此完成2套4块子卡系统的建模。


此时模型如下图所示:

步骤5:建立磁盘驱动器
磁盘驱动器的创建也比较简单,首先创建磁盘外壳为其定位,使驱动器安置其中。此处模型采用2个2.5”的硬盘驱动器。
展开Model Tree中(FFL,Blade Enclosure)节点;
点击图形显示区右侧模型工具栏中的New Drive Bay图标;
将Drive Bay的Manufacturer更名为FFL,Model更名为2.5” Drive Bay;
展开Geometry节点,并将Height、Width和Depth分别设为19.8m、80mm和102mm;

展开Placement节点并将X、Y、Z Location分别设为11.5mm、2mm和408.5mm;
点击OK结束对话框,Drive Bay创建完成;
展开Model Tree中DB1 (FFL, 2.5” Drive Bay)节点;
点击图形显示区右侧模型工具栏中的New Drive图标;
展开Geometry节点,并将Height、Width和Depth分别设为14.8m、70.1mm和100.2mm;
在属性表的Construction面板下将Mounting Rails设为Yes,将Mounting Rail Material和 Drive Material都设为Steel,Mild将Thermal Design Power设为6W;
点击OK,结束对话框;
点击Drive Bay并右击鼠标选择Copy,选中Model Tree中(FFL,Blade Enclosure)右击鼠标选择Paste。或者使用原地复制功能:按Ctrl+D在原地生成和选中物体相同的复制件;
选中新建的Drive Bay,并将Placement面板下的X Location设为91.5mm;

此时模型如下图所示:

保存模型。
步骤6: 建立测试间
服务器垂直安装于大箱体内,箱体供应冷却气流,在仿真中我们需要选择一种方式既可以包含这一作用又无需再建立一个更大的箱体。我们可以使用Test
Chamber,他能提供系统所需的气流。Test Chamber可视为类似于仿真风道,它能为我们的模型提供多种流动状态和其他边界条件。由于主系统的风扇安装在服务器之后,Test Chamber将设置为从箱体背面抽取空气。
选中Model Tree中Blade Server Tutorial节点;
点击图形显示区右侧模型工具栏中的New Test Chamber图标;
展开Geometry节点,并将Height、Width和Depth分别设为50m、183mm和600mm;
展开Test Chamber节点,显示其6个面;
选中Test Chamber Rear Side,并将Side Type设为Prescribed Flow,Flow Type设为Outflow,将Flow Speed设为1m/s;
选中Test Chamber Front Side,并将Side Type设为Open,Environment设为Test Chamber Open Environment;
选中其他Side:Test Chamber Left、Right、Top 和Bottom Sides保持默认的Side Type为Symmetry;
这时Chassis将被软件自动放到Test Chamber节点下,成为Test Chamber的子模块;
展开Placement节点并将Z Location设为45mm;
保存模型。至此,系统模型创建已完成,此时系统模型如下图所示:


步骤7:计算
为确保仿真计算快速进行,我们需限制计算求解的网格数量。
在模型树中展开Solution Controls节点;

在属性表中展开Grid节点,并将Cell Count Target改为100000;
点击Verify Modeling 将实行模型检查,以查询模型中是否存在错误并将在属性表的Solution Controls/Grid中更新网格生成信息;


点击工具栏上的Predict Temperature图标,打开CFD Progress Window,点击Start开始求解。当CFD求解器运行时,计算过程将在CFD Progress Window的不同显示窗口中显现。当达到设定的收敛准则时,求解器将自动停止计算。运行最后得到的Component Temperature窗口如下图所示:


Component Temperature曲线表明求解初始阶段的前几步迭代芯片温度升高,在下降并最后成为一条水平线之前的迭代步内上下波动。水平线(或近似于水平线)表明元件的温度不再随步长变化而改变即求解收敛。
在下图的CFD Solution Residual窗口中看到求解过程中数值误差的降低。当数值误差到Residual量级1时,求解自动停止。

在求解过程中,点击取消(Cancel)键能让你中断求解,让你查看流动如何发展。如果想继续求解可以再次点击Predict Temperature图标 。此时,CFD Pr-ogress Window给出两个选项:
Continue—继续计算(在求解中断后,模型并未发生变化或微小变化);
Restart—重新计算(模型发生重大变化);

当求解完成,关闭CFD Progress 对话框,保存模型。
步骤8: 查看后处理结果
点击多视图工具栏中的图标,将显示与PCB相关的物体的后处理结果。在列表中选择Surface Temperature,将显示所有PCB、芯片、散热器和其他位于它们表面上的物体的表面温度:

 

双击散热器区生成其独立视图,可以看到散热器尤其是第一个截断口之前的冷却翅片温度的不同。


点击多视图工具栏中的图标,在列表中选择Mean Chip Temperature。


我们也能创建一个图示来比较芯片温度和Chip属性表内设定的最大容许温度。点击多视图工具栏中的图标 ,在列表中选择Over Simplified Chip。下图显示了所有在它们最高容许温度之上的芯片和元件,在图中以红色显示。低于指定温度5℃以下的则以绿色显示,两者之间的呈橘黄色标示。5℃范围为Desired Safety Margin默认设定值,可以在模型树Chassis属性表中Resilience Criteria节点下进行自定义。


步骤9: 创建并求解新的环境
选中Version Tree标签,使它在模型树标签的前面显示;


在Baseline 0上右击鼠标,选择Create New Version并在Lable对应的面板上输入2m/s,表明这一环境在风速为2m/s时运行的;


点击OK,结束对话框;
点击Model Tree将它切换到视图的最前面;
展开Test Chamber节点显示Test Chamber的6个面;
选中Test Chamber Rear Side并将Flow Rate改为2m/s,来计算风量增加一倍的时候芯片的温度变化;
点击工具栏上的Predict Temperature图标,打开CFD Progress Window。

由于Baseline 0环境的结果已经有了,可以选择Continue开始继续之前的求解,也可以Restart重新求解。在此例中,选择Continue可以更直观的看到计算过程中芯片温度的改变。点击Continue开始求解。
当CFD Progress Window关闭后,再次选择Overheat Simplified Chip以便与前面1m/s的结果相对比,此时,芯片已变成蓝色即温度低于其最高温度的5℃。

 

步骤10: 将该Chassis模型保存于Library
在结束本练习之前,我们需要将此Blade Server保存于模型库中,下面的练习将会用到这个模型。
在Libraries面板下点击Create New Library图标,将Name改为FFL Tutorials,这将在Library Tree下创建一个新的文件夹。选中(FFL,Tutorial Blade Server)Chassis,将其拖至Library Tree下的FFL Tutorials文件夹下,并将其放入库中。以后用到时,只需将该Chassis模型拖至Test Chamber、Chassis或Chassis Bay即可。

 

练习3 系统封装刀片式服务器
介绍
本练习演示了如何用6SigmaET做一个封装刀片式服务器系统,通过这个练习你可以学到:
创建系统封装;
建立Card Bay,Power Supply,Fans,Chassis Bay,Vents,Openings;
运行计算及查看后处理结果。

问题描述:
本问题中的封装包括16个刀片式服务器。封装采用箱体隔间封装刀片式服务器,卡隔间封装PCB,此外,封装内还含有电源,采用风扇驱动空气流动。

步骤1:创建一个新的项目
启动6SigmaET,点击菜单栏File/New或常用工具栏建立一个新的模型。点击菜单栏File/Save As,给定一个名称并保存于硬盘。

步骤2:建立系统封装
建模之前,首先改变Chassis的大小。默认的Chassis几何尺寸为:1U×440mm×500mm。
在模型树中展开ET工程节点并选择Chassis节点;
将模型树下的属性表中Manufacturer和Model面板下对应的名称分别改为FFL和Blade Enclosure;
将Height、Width和Depth分别设为10U、447mm和813mm;
点击Chassis Front Side然后按住Ctrl 再点击鼠标左键选中Chassis的所有面,在属性表中将厚度(Thickness)改为1mm,并将Modeling Level选为Thick。

步骤3:建立卡隔间
在模型树中选中(FFL,Blade Enclosure);
点击图形显示区右侧模型工具栏中的(New Card Bay);
改变Card Bay的尺寸:high 400mm;wide 180mm;deep 300.9mm;
展开Placement节点,并将X、Y、Z Location分别设置为22mm、140mm和300.9mm;
展开Orientation节点,将Rotation Mechanism设置为Ordered;
设置Rotation Order 为 YZX, Angle 1 设为 180 degrees,Angle 2 设为90 degrees;
点击OK结束对话框;
将模型图通过旋转显示成如图所示的三维图:


在模型树中选中Card Bay;
在属性表中展开Construction and Slot Definition节点,将Slot Size改为45mm,Card Slot Size 设为4;
展开Card Bay节点并选中PCB;
将PCB属性表中的Width和Depth分别改为180mm和300mm;
展开Placement节点并将Offset 2改为50mm;
选中所有PCB的Slots上的4个Daughter Board Sockets,展开Placement节点并将Offset 1 和Offset 2 分别改为17.5mm和50mm,此时,建好Daughter Board Sockets的系统模型如下图所示:


保持4个Daughter Board Sockets处于选中状态,点击图形显示区右侧的 (New PCB) ,展开Placement节点,设置Center offset为100mm;
展开Power节点并将Top Distributed Power和Bottom Distributed Power设为6W,点击Ok结束对话框。展开4个新建的PCB节点,选中4个Board Connectors并将Centre Offset设为-100mm,该操作可使PCBs全部移入插槽Slots中。此时系统模型图如图所示:


另外:你可能会注意到屏幕底部Errors窗口出现报错信息。Collision Error提示“the Card Bay and the rear side of the enclosure (Chassis Rear Side) are overlapping.”,这是由于我们还没有在背部开孔以允许插入卡。我们将在练习中的最后建模环节开孔,此时先忽略该Collision Error。
保存模型。
步骤4:建立电源
在本系统中,我们将所有的6块电源简化为1块单一电源表示以加快建模速度。电源从封装前面插入,电源线连接在封装背面并封装于盒内直至延伸至电源处。电源线封装盒在此以固体模块表示。
选中(FFL,Blade Enclosure)节点,点击图形显示区右侧模型工具栏中的(New Power Supply);
展开Geometry节点并将Height、Width和Depth分别设为46mm、420mm和580mm;
展开Placement节点并将X、Y、Z Location分别设为10mm、1mm和233mm;
展开Power节点并将Thermal Design Power设为2250W,将Utilisation设为67%;
点击OK结束对话框,电源创建完毕;
选中Power supply节点,右击鼠标并选择New/Fan;
展开Identification节点,并在Manufacturer对应项输入FFL,Model输入FFL4010;
展开Placement节点并将Offset 1设为30mm,Offset 2设为22.5mm;
展开Cooling节点并将Flow Direction设为In,Flow Rate Option 设为Curve,点击Fan Curve将出现Curve Edit Dialog:


该对话框用于定义风扇特性曲线—Flow Rate - Pressure。缺省只有两点定义,点击图右侧的Fan Curve显示区或者编辑左侧的表格都能增加和移动额外的点。

右击表格并选择Insert Point,再重复两次后表格中就会有5点存在。将X轴单位改为cfm,按上图编辑对话框中表格值;
单击OK,结束对话框;
选中(FFL,FFL 4010)节点,右键菜单中选择Pattern,将Offset 1 Pitch设为72mm,Offset 1 Number设为6;
选中Power Supply节点,右键菜单中选择New/Vent;
展开Geometry节点并将Geometry Definition设为Rectangle,Width设为400mm,Length设为20mm;

展开Placement节点并将Side设为Rear,Offset 2设为25mm,保持其他设定缺省(Perforation Details面板下Open Area为64%);
单击OK,结束对话框;
选中(FFL,Blade Enclosure)节点,右击并选择New/Solid Obstruction,并将Name改为Power Obstruction;
展开Geometry节点,并将Height、Width和Depth分别设为25mm、420mm和232mm;
展开Placement节点并将X、Y、Z Location分别设为10mm、1mm和1mm;
展开图形显示区右侧Library Window中FFL Materials下Metals,点击Steel,Mild,并将其拖至图形显示区或模型树下的Power Obstruction中,此时系统模型如下图所示:


步骤5:建立基座隔间
选中(FFL,Blade Enclosure)节点,右击并选择New/Chassis Bay;
展开Identification节点,并将Reference Designator改为Zone 1;
展开Geometry节点,并将Height、Width和Depth分别设为183mm、200mm和510.5mm;
展开Placement节点并将X、Y、Z Location分别设为26.6mm、233mm和302.5mm;
展开Construction下Slot Definition节点,并将Chassis Slot设为4(表示有4个插槽);

点击OK结束对话框,Chassis Bay创建完成。系统中的第一个Chassis Bay可如下图所示:


展开图形显示区右侧Library Window中FFL Tutorial文件夹,点击FFL Tutorial Blade Server并将其拖至一个插槽中(可以是Model Tree下的Slot或者图形显示区中的插槽内都可);
重复3次操作后,4个插槽内都装有Blade Server;
选择Zone 1(Chassis Bay),右键菜单中选择Pattern;
将X-pitch设为200mm,Number in X设为2;
将Y-pitch设为-183mm,Number in Y设为2;
点击OK后即完成了以第一个Chassis Bay为基础复制的其余3个ChassisBay的建立,将新建立的其余3个Chassis Bay分别更名为Zone 2,Zone3, Zon-e 4(Reference Designator)。此时模型如下图所示:


保存模型。

步骤6: 建立风扇
系统通过10个风扇来冷却,10个风扇分为2排各5个安置于封装系统的背面。系统要求采用的80mm×38mm的风扇恰好已经存于6SigmaET的风扇库中了,因此我们只需要将其拖入模型中并对其位置进行调整,采用阵列生成所有的10个风扇即可。
展开Model Tree中(FFL,Blade Enclosure)节点并选中Chassis Rear Side;
展开图形显示区右侧的6Sigma Library≫Fans≫YS Tech≫XYW0838 Library文件夹,选中风扇YS Tech XYW08038012BU,并将其拖至Model Tree中的Chassis Rear Side:


在Model Tree中点击该风扇并在其属性表中进行参数设定:Offset 1设为58.6mm,Offset 2设为376mm;
在Model Tree中选中该风扇,右击鼠标并选择Pattern,并进行如下设置:
Offset 1 设为82mm,Number in Offset 1设为5;
Offset 2 设为-286mm,Number in Offset 1设为2;
点击OK,此时模型如下图所示:


保存模型。

步骤7:建立通风口和开口
当箱体壁面和电源风扇建立完成之后,需要建立开口,这样空气能通过侧壁流出。在此,需要指定的开口有:
封装前壁面,便于刀片式服务器插入式安装;
封装背面,以便PCB卡可以插入安装到卡隔间内;
其他,电源封装前面开口,以使电源风扇可以获得所需的流动空气;
1. 封装前侧开口
选中Model Tree下的Chassis Front Side,右击鼠标选择New/Vent;
将Name改为Front;
将Geometry Definition设为Rectangle;
将Construction…Specification设为Open Hole;
点击OK结束对话框,开口创建完成。

可对绿色尺寸调节拉杆(绿点)拖拽来调整开口尺寸:在模型树中选中新建立的Front Vent,鼠标移到视图区并单击键盘F键切换到正视图,调至如下图所示尺寸:

具体通风口位置可见如下属性表参数设置值:

2. 电源前侧通风口

按上述步骤对电源封装前侧通风口进行建立及尺寸位置设置,具体参数及形状位置如下图所示:

3. 封装背面开口(卡隔间安装口)
选中Model Tree中的Chassis Rear Side,右击鼠标选择New/Vent;
将Name改为Interconnect leakage;
将Geometry Definition设为Rectangle;
将Construction…Perforation Details…Open Area设为10%;
点击OK结束对话框,开口创建完成;
鼠标点中图形显示区,单击键盘B键切换到后视图,拖拽尺寸调节拉杆调整至如下图所示尺寸、位置:


注意:此时我们已经定义了封装的开口,之前出现的Collision Errors已经消失。如果Errors还出现的话就需要在检查Error中指明的物体并进行必要的调整。
至此,系统模型已经完成创建。保存模型。
步骤8: 计算
为确保仿真计算快速进行,我们需限制计算求解的网格数量。
1. 在模型树中展开Solution Controls节点;
2. 在属性表中展开Grid节点,并将Cell Count Target改为150万;

3. 点击Verify Modeling 将实行模型检查,以查询模型中是否存在错误并将在属性表的Solution Controls/Grid中更新网格生成信息。此时的网格数量大约在2,000,000左右;
4. 点击工具栏上的Predict Temperature图标,打开CFD Progress Window,点击Start开始求解。求解将在大约迭代120步左右后停止,可能用时30分钟至1小时,运行时间取决于电脑处理器的速度以及使用的核心数。


步骤9: 检查结果
1. 点击多视图工具栏中的图标,在列表中选择Overheat Simplified Chip。旋转模型将显示所有的芯片显示为绿色,表明芯片都处于使用温度限以下。如果想查看实际的芯片温度可以使用Mean Chip Temperature显示。


2. 查看温度分布。在Graphical View上右击选择Result Plane/New,在New Result Plane Dialog中将Orientation设置为Z,并将Z Location改为615mm,单击OK结束对话框。
在新截面的属性表里将Clip Geometry一项设为Positive,然后点击键盘F键,可以在视图区看到截面上温度的分布情况:


对其进行放大后可以看到颜色(温度)的一些不同,此时,可以看到最外面的芯片温度略高一些,但仍处于安全范围内。

 

练习4 冷板散热
介绍
本练习演示了如何用6SigmaET创建由冷板和冷管组成的散热器。通过这个练习你可以学到:
如何创建冷管冷板模型;
泵及其进出口参数设置。

问题描述:
本问题中的发热芯片紧贴于冷板上,利用冷管内流体的高效换热方式可将冷板吸收的芯片热量迅速的带出设备。

步骤1:创建冷板
打开6SigmaET。点击图标创建一个新的.equipment文件。
系统自动生成的Chassis的大小为1U×440mm×500mm。Chassis的类型可以在属性表中选择,根据用户需要,可以选择服务器、交换机、路由器、接线板、存储器或机壳。在属性表中Property Sheet≫Geometry修改Chassis的尺寸,本例中不妨设为50mm×400mm×200mm。


单击Model Tree≫Chassis图标,此时视图区箱体呈高亮显示。右键新建 一块冷板。或者选择浮动工具条中的New Cold Plate图标 。


弹出如下的对话框,点击OK,并在属性表Property Sheet中修改其尺寸。尺寸设为30×300×150mm,设冷板的底面中心为箱体的底面中心,材料选择默认的铜。


此时冷板已创建完成。可以在属性表中的Property Sheet≫Display Option-s≫Render Style中将其设为透明以便观察。


步骤2:创建冷管
在Model Tree中右键Chassis,创建冷管。


在视图区点击A键切换到俯视图以便观察。在起点点击一下,然后沿对角线方向再点击一下,软件会生成前两段互相垂直的冷管段。

 

模型树中选中Cooling Duct 1,在其属性表里更改冷管的直径(15mm)、起始点坐标(X:100mm,Y:15mm,Z:200mm)以及材料(Copper,Pure)。


调整Segment 0和Segment 1的属性表里的坐标值,Segment 0:End X、End Y、End Z分别为100mm、15mm、45mm。Segment 1: End X、End Y、End Z分别为167mm、15mm、45mm。此时冷管的前两段已经生成完毕:


用同样的办法,先手工大致画出其他的段轮廓(类似字母M,见下面的轮廓图),然后在属性表里详细调整其坐标值:


此时,冷管已建立完毕:


步骤3:创建泵以及进出水口
在模型树中选中Chassis前壁面,利用右键菜单或浮动工具条,建立泵的进出水口:


此时会弹出错误报告,是因为泵的进出口还没有与泵相连,先忽略之。将泵的进出口直径都设置为15mm,与冷管的直径相同。


利用对齐功能使进出水口与冷管的两端重合,先选中对齐基准 Segment 1,再按Ctrl并选中Pumped Supply 1右键菜单中选择Align:


在弹出的对话框中XY方向均选择中心对齐:


用同样的方法把出水口与冷管末段对齐:


选中Chassis,创建一个泵。


对泵的参数进行设置。设为外置(External),流量1.5 l/s,在Pumped Supply 和Pumped Return后空白处双击,将前面建立的进出水口与泵Attach:


步骤4:创建热源
因用户的具体模型不同,热源也是各种各样的,而且本例旨在练习冷板散热,热源的创建根据用户的具体问题进行具体分析。不失一般性,本例中选择电子元件component模块作为热源。
选中Chassis,新建一个电子元件,或从右侧的工具栏选择。


保持默认大小并调整其位置到如下图所示。然后选中建好的第一个电子元件,使用阵列工具生成15个电子元件。

 


选中第一个元件,按下Shift键,再选中最后一个元件,对每个元件的参数进行设置,包括材料、热设计功耗等。


至此,模型已建好。


步骤5:检查模型、划分网格、求解计算
点击工具栏中的Verify Modelling图标对建好的模型进行检查,一旦弹出错误,修改模型直至没有错误为止。


点击模型树中的求解控制按钮,保持其默认设置即可。生成网格并求解。默认的目标网格数为400万。

在工具栏中点击网格生成按钮生成网格,并点击雪花状的计算图标进行求解计算。

计算过程中会弹出各组件的温度变化曲线。


点击工具栏上的图标,选择Cooling System≫Surface Tempe-rature可以查看温度分布云图。

 

选中泵的进出水口为它们添加流线图,流线默认以blob的形式出现。隐藏冷板和冷管以方便观察:


点击快捷图标栏中的播放按钮,将会看到动态的流线图。

在视图区,右键≫Result Plane≫New,新建Y坐标为30mm的截面,可以看到冷板上表面的温度分布。

 


练习5 辐射的影响
介绍
本练习通过分别求解没有考虑辐射和考虑辐射的问题,来比较辐射对模型散热的影响。通过这个练习你可以学到:
建立新的实体材料;
模拟辐射效果;
局部加密;
多方案并行计算;
多核并行计算。

问题描述:
本问题包含一块板和一个发热的实体块,自然散热。机柜内部的辐射率为1。

步骤1:创建一个新的项目
启动6SigmaET,点击菜单栏File/New或常用工具栏建立一个新的模型。点击菜单栏File/Save As,给定一个项目名称为radiation tutorial;
步骤2:建立Chassis
在模型树中展开ET工程节点并选择Chassis节点;
将Height、Width和Depth分别设为300mm、150mm和200mm;


步骤3:建立发热块
块采用Solid Obstruction建模。


块的Height、Width和Depth分别设为40mm,5mm,40mm;位置设为:X Location=72mm,Y Location=130mm,Z Location=80mm。


步骤4:建立不发热的背板
背板也采用Solid Obstruction建模。
输入背板的尺寸,Height、Width和Depth分别为300mm,2mm,200mm以及坐标X Loction、Y Location、Z Location分别为70mm,0mm,0mm。


步骤5:设置壁面条件
先将上下两个卸载,也就是将上下两个面设为开口:


设定左右两个面的壁面条件:


设定壁面条件的具体参数:在External Heat Transfer节点下的Option后的下拉菜单中选择From Environment。Heat Transfer Coefficient保持为默认的10W/m2•k。


步骤5:设置块和板的材料
在模型树中右键菜单中选择建立第一种材料


将块材料的导热系数分别设为148 w/mk。表面发射率设为1。


用同样的步骤建立板的材料的导热系数及表面发射率:


在模型树中选中块的材料并按住左键,拖到块的名字上后松开左键。这样就把材料赋给发热的块了,同样,把板的材料赋予给板子。


步骤5:设定网格并局部加密
将Cell Count Target(目标最大网格数)设为400000。
打开高级网格控制开关:即将Use Advanced Grid Controls设为yes。


在模型树中选中block,在工具栏中选择加密网格的图标:


在左侧模型树中block节点下会出现生成的加密的网格:

首先沿X轴方向加密网格,在Grid Control 1的属性表中进行如下设置:


利用同样的方式生成Y和Z两个方向的加密网格:

 

对薄板也在X向加密一下:


步骤6:检查网格并开始计算:

步骤7:查看没辐射时的计算结果:
将板和块一起选中在其属性表中设定它们属于PCB图层:


在快捷图标栏PCB Plot中选择Cooling System≫Surface Temperature后可以查看温度分布,最高温度约为120度:

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