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文档简介

1、AN SYS HFSS与Icepak电热耦合仿真与计算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感寸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kepak软件进行电磁一热流的耦合仿真。在HFSS中计算的金属层模型表面损耗和介质层慢型的体积簸作为热源,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:HFSS Design 2UW Geometr

2、y J /Icepak1、ANSYS HFSS的设置与计算首先使用HFSS对模型进行材料、边界和®励条,牛以及求解条(粮)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。休积功率的损耗,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Pv = ,Re(Er+ j3BH)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Ps = :Re(ExH,)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i寸结果

3、后攵卜理查看金属层与介质层的损拜分布,通过场计算器,可 以计算总的损耗值。C'PointAUnoAll。匕 jQdacdi ?!= ctrc<vSuggGlobeJXr- QlobaJ:XZVolumeGlob<U:VZQccOlonolCoordMicro uttip_roiGo poniPOt1ZAeloSvcCSI XVRelaivoCS1:X2 RelaWCSI :VZV*c水1CancelGeometryXsi5ieq GMZSdU3l LaMAWve5Huh ListAOaptlvePhosc-Odcq,Phasc-Xtocg'14 0000000697

4、7740 2419002、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Designmodele对模型进行处理 转化为Icepak可以接受的格式。一 ” "一3、ANSYS Icepak的设置与计算O器:H ifB f JD 一“、5.> 二 :6)在Workbench平台下,IB HFSS中的模型和求解的损耗结果导入kepak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

5、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辘的不均匀引起的。在Summary report的界面下, 可以统计器件的损耗值,比较HFSS与kepak计算的瞬数值,二者相同足以说明,通过 ANSYS Workbench平台可以使用HFSS与kepak进行电磁-热流的精确耦合模拟计算。B: 乂f 2.IHt%VIVM10 113 72 20tM>*6网 CtM)6611“%涉 5刖417774;Wl,如3)HlReport summary dataObjectSectionSidesValueTotalArea/volumeMeshSubstrateAlAllHeat f

6、low (W)0.2419020.00415973 m2Full0 uteriNAllHeat flow (W)0.6972660.000350209 m2Ful如果进行HFSS与kepak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。A View / Edit Materialdot&ricl Nom8 copperNameTypeValuelintsIherrralMo liiierRelative PemnhivkySinpte1NeneRelative PcimcobditySimpleC 999991NoneBulk ConductivitySirrplcE

7、8O3COO3ticncno/mNcno1NseDieleclric Loss T argentSimple0Edt.Macnrtin Loss T 加 pantSirnlF0Urne1h/ameticSatuatonSrote0tesaNoneLande G FactcrSrrpte2NenerLA_BtrnetaaJoneRopertes of the MaterialView/Edit Material for( Active DocignC Active ProjectI aii Kooenii $Physics匠 Flpr*rcrrAgnPtrp ThermalSetFiequenc

8、yDmictmcy. | |。8以尼妃 ProQerties tor:Vq idate MateiialResetKCan泪Edit Thermal ModifierXExpression ( QuadraticBasic Coefficient Set Advanced Coefficient SetTemperature-Dependent Bulk Conductivity:PfTemp) = Pref 1 + ClfTemp TempRef) t C2(Temp -TempRef) A 2Reference Bulk Conductivity:Pref - 58OOOOOOsiemen

9、s/mParametersC2:p1/KA2Use Default确定取消 I在Icepak中勾选温度反馈选项,在Workbench平台下耦合仿真。WMgKtt ihwr r oue二PaA82 0 c«wey,2 03 |K Setup 14 % 3.rdQadateZofionM1 &Ad11 XOMOXUlOXCOlw :CrP Yev<MttM< wbo.Ae«f | $ RM | " Uned |。H«O |:设置温度反馈,进行电热双向 C1J .3 2 5aMi / .(3 0 ScMtor ,1 IIcepsk 8 Fc«2>3aJt0»»* 1下图为电磁-热流双向耦合的流程图cHFSSGeometry翅I Setup ,Geometry4 0 Solutor /HFSS Design曲普科技sun& IcepakW Sdubon 士 /IcepakFeedback Iterator本文主要是使用ANSYS H

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