Flotherm 网格限制和膨胀

在使用Flotherm软件对求解域内的模型进行网格划分的过程中,保证求解域内的实体模型上有足够多的网格是十分重要的,比如对于一个铜片,如果我们想要精确的计算其内部的热扩散,可能需要在其厚度方向上保证至少要有两个以上的网格,在这种情况下,使用系统网格工具可能就不能保证其厚度方向的网格数量。这个时候就需要使用Flotherm 网格限制工具,即Flotherm Grid Constraints。

Flotherm 网格限制

Flotherm 网格限制,即Flotherm Grid constraints,是用来定义求解域内任意对象上的网格的一个非常有用的工具。其对象可以是Smart Parts智能零件,也可以是Assemblies装配和或者Regions域等任意对象。利用网格限制工具,可以轻松的实现对象上的最小最大网格尺寸,最小网格数量的定义。同时,还可以对同一个对象,分别进行XYZ三个方向的网格限制。下图是一个简单的网格限制的例子,在该例子中,我们定义了图中的方块在长宽方向最小需要5个网格。

Flotherm网格限制

网格限制创建


模型树选择需要创建网格限制的对象,然后在其属性对话框中选择Attachments附件,在属性对话框的最下方即可见到Grid Constraint创建工具,如下图所示。默认情况下,网格限制工具会对所选对象在三维模型上,即XYZ三个方向都定义网格限制。如果需要,也可以点击Grid Constraint前的‘+“加号,分别为XYZ三个方向定义不同的网格限制,或者只定义某一两个方向。在下拉菜单中单击Create New,即可为所选对象创建新的网格限制,如果所选对象上已经有了网格限制,也可以直接点击右边的Edit,对网格限制进行修改。

Flotherm Grid Constrain create

网格限制参数

Flothemr grid constraint parameter
  • Name:网格限制名称,可以任意输入,但是一般建议使用一些描述性的名称,方便使用和检查。比如5mm Max size,表示此网格限制为最大网格尺寸为5mm。 或者10 cells,表示此网格限制为最少10个网格。
  • Minimum Size:最小网格尺寸,勾选此选项后,即可在其下方输入最小网格尺寸,通常较少使用此选项。
  • Min.No./Max.Size:最少网格数量和最大网格尺寸。此选项常用于控制所选对象中网格的疏密程度。
    • 最少网格数量:控制所选对象上的最少网格数量
    • 最大网格尺寸:控制所选对象上的最大网格尺寸

下图为对一长宽皆为50mm的方块上的施加最少5个网格和网格最大尺寸5mm的两种网格限制方式的对比。

Flothemr最少网格数量和最大网格尺寸对比

网格膨胀

在使用Flotherm进行仿真的过程,有的时候不仅需要控制模型内部有多少网格,还需要控制模型附近的空间区域的网格数量。比如为了精确的空气与PCB间的对流换热情况以及PCB板对空气流动的影响,通常需要在PCB板上下1mm的空间内划分至少三个网格,如下图所示。在这种情况下,就需要将附加于模型上的网格膨胀到空间流体区域去,这就是所谓的网格膨胀。

Flotherm PCB grid inflation

网格膨胀, Flotherm里面写作inflation, 在Flotherm中,属于网格限制的一部分,分为Low Side Inflation 和High Side Inflation。Low Side 指模型局部坐标系X, Y,Z坐标轴的起点一面,High Side指模型局部坐标系X, Y,Z坐标轴指向面,如下图所示,注意图中局部坐标系X和Z轴的方向。

Flotherm网格膨胀方向

网格膨胀类型

在Flotherm中,有两种类型的网格膨胀,分别是按尺寸膨胀和所选对象尺寸值的百分比膨胀

  • 按尺寸膨胀
    • Size:输入膨胀尺寸
    • Min. No./Max.Size:膨胀区域按最少网格数量或者最大网格尺寸控制网格的疏密。
    • 最少网格数量:控制膨胀区域上的最少网格数量
    • 最大网格尺寸:控制膨胀区域上的最大网格尺寸
  • 按对象尺寸值的百分比膨胀
    • % Size:膨胀区域占所选对象的尺寸的百分比
    • Min. No./Max.Size:膨胀区域按最少网格数量或者最大网格尺寸控制网格的疏密。
    • 最少网格数量:控制膨胀区域上的最少网格数量
    • 最大网格尺寸:控制膨胀区域上的最大网格尺寸

下图为两种网格膨胀方式的一个对比图,物体左则为按尺寸膨胀,右则为按对象尺寸值的百分比膨胀。仿真实践中,笔者建议在膨胀尺寸确定的情况下,优先使用按尺寸膨胀的方式,这是因为如果使用按百分比膨胀,如果在仿真中修改了对象的尺寸值,则膨胀网格也会随之修改,仿真实践中,常常会因为这种原因造成网格过密或者网格过疏。

Flotherm网格膨胀实例

最后值得提一下的是附加于对象上的网格限制最小尺寸不能小于系统网格里设置的最小尺寸,不然会导致网格限制无效。即系统网格的优先级高于附加于对象上的网格优先级。仿真实践中,很多朋友想当然的将附加于对象上的网格限制设置好过后,却没有检查其是否与系统网格冲突,造成对象网格限制无效却查不出原因。因此,网格划分时,要小心这一点。

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“最后值得提一下的是附加于对象上的网格限制最小尺寸不能小于系统网格里设置的最小尺寸,不然会导致网格限制无效。”这句话怎么理解?