內(nèi)容全面：涵蓋封裝、PCB 板、系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心

注重實用：詳細介紹如何進行工程實際案例分析

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第二版前言

十月中旬的上海天氣格外舒爽，中午我在公司園區(qū)內(nèi)享受著這份愜意。010-8256XXXX手機屏幕上顯現(xiàn)出這一電話號碼。首都來電，片刻的猶豫之后按下了通話鍵。“李波，你好，我是中國水利水電出版社的楊老師，之前4000冊的FloTHERM書籍已經(jīng)剩下不足1000冊，有沒有可能進行一個書籍的再版……”

每一本書都是作者的凝心聚力之作，書籍的再版無疑是廣大讀者對此的肯定和褒獎。FloTHERM書既然要再版發(fā)行，更為全面的軟件操作講解和實際應用案例則是寫作的主線。FloTHERM 11版新推出的焦耳熱分析、仿真模型校核功能和新增加的FloMCAD接口功能為再版提供了足夠的寫作素材。時下智能手機與我們的生活息息相關(guān)，其散熱特點和挑戰(zhàn)具有很強的特殊性，所以書籍再版的應用實例算它一個。高熱流密度的服務器一直以來都是強迫對流冷卻的經(jīng)典案例，如何在狹小的空間內(nèi)進行散熱的閃轉(zhuǎn)騰挪充分體現(xiàn)了設計工程師的智慧和經(jīng)驗。因此，再版書籍中也會涉及服務器仿真的相關(guān)實例。近年來，隨著數(shù)據(jù)中心機房能耗的急劇增加和電價的逐漸上漲，通過優(yōu)化數(shù)據(jù)中心機房的氣流組織進行節(jié)能減排成為研究熱點。再版書籍中增添了FloTHERM和移動測量平臺聯(lián)合應用優(yōu)化數(shù)據(jù)中心機房氣流組織的案例。

與FloTHERM書籍的初版相類似，再版的寫作有幸得到行業(yè)內(nèi)多位資深專家的幫助。熱領（上海）科技有限公司高級技術(shù)咨詢顧問陳文鑫審閱了再版書籍的所有內(nèi)容；展訊通信（上海）有限公司的王虎對第15章的撰寫提供了諸多有益的幫助和建議；英業(yè)達科技有限公司的賴靈俊負責撰寫第16章的主要內(nèi)容，在此對他們的辛勤付出深表感謝。

最后，作者想感謝FloTHERM初版的所有讀者，正是你們的支持和肯定才使再版成為可能。由于再版的寫作時間較為緊促，書中疏漏甚至錯誤之處在所難免，希望讀者批評指正，一同“賞奇析疑”。

李波

2016年5月

第二版前言
第一版前言

第1章 FloTHERM概述 1
1.1 FloTHERM軟件介紹 1
1.2 FloTHERM軟件背景原理 1
1.3 FloTHERM功能特點 2
1.4 FloTHERM工程應用背景 3
1.5 FloTHERM軟件模塊 4
1.6 FloTHERM軟件安裝 7
1.6.1 FloTHERM軟件Windows版本安裝 7
1.6.2 許可證安裝 11
1.6.3 浮動版軟件客戶端許可證設置 14
1.7 FloTHERM軟件主界面 15
1.8 FloTHERM簡單實例分析 16
第2章 FloTHERM中傳熱學與流體力學基礎 22
2.1 熱傳導 22
2.1.1 熱傳導微分方程式 22
2.1.2 傅里葉定律 22
2.1.3 熱導率 23
2.1.4 熱阻 25
2.1.5 二維矩形區(qū)域穩(wěn)態(tài)熱傳導問題
數(shù)值求解 26
2.1.6 小結(jié) 28
2.2 對流換熱 28
2.2.1 對流換熱的起因與狀態(tài) 28
2.2.2 牛頓冷卻定律 29
2.2.3 對流換熱無量綱準則數(shù) 29
2.2.4 外掠平板強迫對流換熱實例 30
2.2.5 小結(jié) 32
2.3 熱輻射 32
2.3.1 熱輻射的相關(guān)概念 32
2.3.2 熱輻射基本定律 33
2.3.3 紅外輻射換熱計算 35
2.3.4 太陽輻射 36
2.3.5 FloTHERM中的紅外輻射計算 37
2.3.6 FloTHERM中的太陽輻射計算 41
2.3.7 紅外輻射計算實例 43
2.3.8 太陽輻射計算實例 44
2.3.9 小結(jié) 46
2.4 流體流態(tài) 47
2.4.1 湍流問題數(shù)值模擬求解 47
2.4.2 FloTHERM中的層流流動 48
2.4.3 FloTHERM中的湍流模型 49
2.4.4 小結(jié) 51
2.5 瞬態(tài)分析 51
2.5.1 背景 51
2.5.2 FloTHERM瞬態(tài)仿真分析介紹 53
2.5.3 FloTHERM瞬態(tài)仿真分析實例 56
2.5.4 小結(jié) 68
2.6 重力 68
2.6.1 FloTHERM中的重力加速度設置 68
2.6.2 FloTHERM中的浮升力計算 69
2.6.3 小結(jié) 70
2.7 流體 70
2.7.1 空氣的物性參數(shù) 70
2.7.2 水的物性參數(shù) 71
2.7.3 FloTHERM中的流體特性 72
2.7.4 Fluid特性應用 72
2.7.5 小結(jié) 73
2.8 邊界條件 73
2.8.1 溫度對電子設備散熱的影響 73
2.8.2 壓力 74
2.8.3 Boundaries Face 75
2.8.4 System的Ambient特性 76
2.8.5 Model Setup中的Pressure和
Temperature 77
2.8.6 Ambient Temperature和Default
Ambient Temperature設置 78
2.8.7 小結(jié) 79
2.9 求解域 80
2.9.1 環(huán)境對系統(tǒng)設備的影響 80
2.9.2 系統(tǒng)外部物體的影響 81
2.9.3 系統(tǒng)外無重要影響因素 82
2.9.4 Cutout 83
2.9.5 小結(jié) 83
2.10 焦耳熱 83
2.10.1 背景 83
2.10.2 FloTHERM焦耳熱分析介紹 84
2.10.3 FloTHERM焦耳熱分析實例 85
2.10.4 小結(jié) 88
第3章 軟件常用命令 89
3.1 Project菜單 89
3.2 Edit菜單 92
3.3 View菜單 96
3.4 Geometry菜單 96
3.5 Model Setup菜單 101
3.6 Grid菜單 101
3.7 Solve菜單 101
3.8 Window菜單 102
3.9 Viewer菜單 103
3.10 Help菜單 104
第4章 智能元件 106
4.1 封裝元件 106
4.1.1 背景 106
4.1.2 封裝元件在FloTHERM中的建模 106
4.1.3 封裝元件建模實例 110
4.1.4 小結(jié) 112
4.2 PCB 112
4.2.1 背景 112
4.2.2 PCB智能元件 112
4.2.3 過孔簡化 115
4.2.4 PCB在FloEDA中的處理 115
4.2.5 PCB通過FloEDA模塊建模應用
實例 118
4.2.6 小結(jié) 121
4.3 散熱器 122
4.3.1 背景 122
4.3.2 散熱器智能元件 125
4.3.3 散熱器智能元件應用實例 132
4.3.4 小結(jié) 133
4.4 導熱界面材料 133
4.4.1 背景 133
4.4.2 導熱界面材料在FloTHERM中的
建模方法 136
4.4.3 導熱界面材料應用實例 137
4.4.4 小結(jié) 139
4.5 熱電制冷器 140
4.5.1 背景 140
4.5.2 FloTHERM中的熱電制冷器建模 142
4.5.3 熱電制冷器的特性參數(shù) 145
4.5.4 FloTHERM中熱電制冷器應用實例 145
4.5.5 小結(jié) 148
4.6 熱管 148
4.6.1 背景 148
4.6.2 熱管智能元件 150
4.6.3 熱管智能元件應用實例 150
4.6.4 小結(jié) 151
4.7 風扇 151
4.7.1 背景 151
4.7.2 軸流風扇智能元件 154
4.7.3 前向葉片離心風扇模型 159
4.7.4 后向葉片離心風扇模型 161
4.7.5 軸流風扇建模實例 162
4.7.6 前向葉片離心風扇建模實例 163
4.7.7 后向葉片離心風扇建模實例 164
4.7.8 其他 166
4.7.9 小結(jié) 167
4.8 流動阻尼元件 168
4.8.1 背景 168
4.8.2 流動阻尼智能元件 169
4.8.3 流動阻尼在FloTHERM中的應用
實例 172
4.8.4 小結(jié) 180
4.9 電子設備外殼 180
4.9.1 背景 180
4.9.2 外殼智能元件 180
4.9.3 外殼智能元件應用實例 182
4.9.4 小結(jié) 185
4.10 熱交換器 185
4.10.1 背景 185
4.10.2 熱交換器智能元件 186
4.10.3 熱交換器應用實例 188
4.10.4 小結(jié) 191
4.11 機柜 191
4.11.1 背景 191
4.11.2 機柜智能元件 192
4.11.3 機柜應用實例 193
4.11.4 小結(jié) 194
4.12 機房空調(diào) 194
4.12.1 背景 194
4.12.2 空調(diào)智能元件 194
4.12.3 機房空調(diào)應用實例 196
4.12.4 小結(jié) 197
4.13 Region 197
4.13.1 背景 197
4.13.2 Volume Region 198
4.13.3 Collapsed Volume Region 200
4.13.4 Collapsed Volume Region
仿真數(shù)據(jù)獲取實例 200
4.13.5 小結(jié) 201
第5章 特性 202
5.1 Ambient特性 202
5.2 Fluid特性 203
5.3 Grid Constraint特性 204
5.4 Material特性 205
5.5 Radiation特性 207
5.6 Resistance特性 207
5.7 Source特性 208
5.8 Surface特性 210
5.9 Surface Exchange特性 211
5.10 Thermal特性 213
5.11 Transient特性 213
第6章 網(wǎng)格劃分 216
6.1 網(wǎng)格劃分步驟 216
6.2 幾何模型處理 216
6.3 系統(tǒng)網(wǎng)格設置 217
6.4 網(wǎng)格約束與局域化 219
6.5 重要區(qū)域網(wǎng)格劃分經(jīng)驗 221
6.5.1 軸流風扇 221
6.5.2 散熱器 222
6.5.3 PCB 223
6.6 網(wǎng)格質(zhì)量調(diào)整 223
6.7 網(wǎng)格獨立性 225
6.8 網(wǎng)格劃分實例 225
6.9 小結(jié) 229
第7章 求解計算 230
7.1 Profiles窗口介紹 230
7.1.1 Profiles窗口作用 230
7.1.2 Profiles窗口界面 230
7.2 求解收斂判斷標準 231
7.3 求解計算參數(shù)殘差值 232
7.4 參數(shù)終止計算殘差值 233
7.4.1 壓力終止計算殘差值 233
7.4.2 速度終止計算殘差值 234
7.4.3 溫度終止計算殘差值 234
7.5 參數(shù)殘差曲線的形式 234
7.5.1 參數(shù)殘差曲線穩(wěn)定 234
7.5.2 參數(shù)殘差曲線震蕩 234
7.5.3 參數(shù)殘差曲線發(fā)散 235
7.6 出現(xiàn)收斂問題的原因 235
7.6.1 與參數(shù)終止計算殘差值相關(guān) 235
7.6.2 仿真模型創(chuàng)建錯誤 236
7.6.3 網(wǎng)格質(zhì)量和數(shù)量 237
7.7 求解選項設置 238
7.8 參數(shù)殘差曲線收斂改善方法 239
7.8.1 仿真模型檢查 239
7.8.2 確定引起收斂問題的原因 240
7.8.3 求解選項調(diào)整 240
7.8.4 采用Monitor Point Convergence For Temperature功能 240
7.8.5 殘差曲線收斂改善實例 240
7.9 小結(jié) 243
第8章 Visual Editor后處理模塊 244
8.1 Visual Editor介紹 244
8.1.1 Visual Editor作用 244
8.1.2 Visual Editor界面 244
8.2 Visual Editor圖形后處理 245
8.2.1 基本操作 245
8.2.2 全局設置 247
8.2.3 Viewer設置 248
8.2.4 Geometry設置 249
8.2.5 結(jié)果設置 250
8.2.6 標注 255
8.2.7 動畫 256
8.2.8 結(jié)果輸出 256
8.3 Visual Editor表格后處理 256
8.3.1 結(jié)果數(shù)據(jù)類型 256
8.3.2 數(shù)據(jù)結(jié)果輸出 261
8.3.3 自動創(chuàng)建結(jié)果報告 261
8.4 小結(jié) 262
第9章 Command Center優(yōu)化模塊 263
9.1 Command Center優(yōu)化模塊介紹 263
9.1.1 Command Center作用 263
9.1.2 Command Center界面 263
9.1.3 Command Center使用流程 263
9.2 輸入變量 264
9.2.1 數(shù)據(jù)輸入形式 265
9.2.2 圖形輸入形式 266
9.3 輸出變量 266
9.4 創(chuàng)建方案 266
9.4.1 默認創(chuàng)建方案 266
9.4.2 Multiply Input Variables創(chuàng)建方案 267
9.4.3 實驗設計創(chuàng)建方案 268
9.4.4 方案列表 270
9.5 方案求解監(jiān)控 271
9.6 方案優(yōu)化設計 272
9.6.1 順序優(yōu)化 273
9.6.2 響應面優(yōu)化 273
9.7 優(yōu)化方案結(jié)果處理 274
9.8 Command Center優(yōu)化實例 275
9.9 小結(jié) 280
第10章 FloMCAD接口模塊 281
10.1 FloMCAD接口模塊介紹 281
10.1.1 FloMCAD接口模塊作用 281
10.1.2 FloMCAD接口模塊界面介紹 281
10.1.3 FloMCAD接口模塊使用流程 281
10.2 FloMCAD接口模塊主要功能命令 282
10.2.1 Local Simplify命令 282
10.2.2 Global Simplify命令 284
10.2.3 Dissect Body命令 286
10.2.4 Voxelize命令 288
10.2.5 Decompose命令 288
10.2.6 Single Object命令 290
10.2.7 Split Body命令 292
10.3 FloMCAD模塊應用實例 294
10.4 小結(jié) 303
第11章 FloTHERM仿真模型校核 304
11.1 FloTHERM仿真模型校核背景 304
11.2 FloTHERM仿真模型校核 306
11.3 FloTHERM仿真模型校核實例 307
第12章 BGA封裝芯片熱仿真實例 313
12.1 BGA封裝芯片背景 313
12.2 BGA封裝芯片熱設計目標 313
12.3 BGA封裝芯片散熱原理 313
12.4 BGA封裝芯片熱仿真概述 314
12.4.1 熱仿真目標 314
12.4.2 熱仿真流程 314
12.4.3 熱仿真所需信息 315
12.5 BGA封裝芯片熱仿真 317
12.5.1 BGA封裝芯片建模 317
12.5.2 BGA封裝芯片RJA熱阻熱仿真 329
12.5.3 BGA封裝芯片RJB熱阻熱仿真 335
12.6 小結(jié) 341
第13章 戶外通信機柜熱仿真實例 342
13.1 戶外通信機柜熱設計背景 342
13.2 戶外通信機柜冷卻架構(gòu) 342
13.3 戶外通信機柜熱設計方法 343
13.4 戶外通信機柜熱仿真概述 343
13.4.1 熱仿真目標 343
13.4.2 熱仿真流程 343
13.4.3 熱仿真所需信息 344
13.5 戶外通信機柜熱仿真 344
13.5.1 Shelf模塊簡化 344
13.5.2 戶外通信機柜穩(wěn)態(tài)熱仿真分析 364
13.6 小結(jié) 383
第14章 數(shù)據(jù)中心熱仿真實例 384
14.1 數(shù)據(jù)中心熱設計背景 384
14.2 數(shù)據(jù)中心熱設計挑戰(zhàn) 384
14.3 數(shù)據(jù)中心熱設計目標 385
14.4 數(shù)據(jù)中心冷卻架構(gòu) 385
14.5 數(shù)據(jù)中心熱仿真概述 387
14.5.1 數(shù)據(jù)中心介紹 387
14.5.2 熱仿真目標 387
14.5.3 熱仿真流程 388
14.5.4 熱仿真所需信息 388
14.6 數(shù)據(jù)中心熱仿真 388
14.6.1 建立仿真模型 389
14.6.2 網(wǎng)格劃分 417
14.6.3 求解計算 420
14.6.4 結(jié)果分析 422
14.7 小結(jié) 423
第15章 智能手機熱仿真實例 424
15.1 智能手機熱設計背景 424
15.2 智能手機熱設計目標 424
15.3 智能手機冷卻架構(gòu) 425
15.4 智能手機熱仿真概述 426
15.4.1 熱仿真目標 426
15.4.2 熱仿真流程 426
15.4.3 熱仿真所需信息 427
15.5 智能手機熱仿真 427
15.5.1 建立仿真模型 427
15.5.2 網(wǎng)格劃分 454
15.5.3 求解計算 455
15.5.4 結(jié)果分析 456
15.6 小結(jié) 458
第16章 服務器熱仿真實例 459
16.1 服務器熱設計背景 459
16.2 服務器熱設計挑戰(zhàn) 460
16.3 服務器熱設計目標 460
16.4 服務器冷卻架構(gòu) 461
16.5 服務器熱仿真概述 461
16.5.1 熱仿真背景 461
16.5.2 熱仿真目標 461
16.5.3 熱仿真流程 461
16.5.4 熱仿真所需信息 462
16.6 服務器熱仿真 462
16.6.1 建立仿真模型 462
16.6.2 網(wǎng)格劃分 497
16.6.3 求解計算 497
16.6.4 結(jié)果分析 499
16.7 小結(jié) 501
第17章 機房氣流組織優(yōu)化實例 502
17.1 機房背景 502
17.2 機房熱環(huán)境測試 502
17.2.1 移動測量平臺介紹 502
17.2.2 機房熱環(huán)境測試結(jié)果分析 503
17.3 機房熱仿真模型校核 506
17.3.1 建立仿真模型 506
17.3.2 網(wǎng)格劃分 525
17.3.3 求解計算 526
17.3.4 仿真模型校核 528
17.4 機房氣流組織優(yōu)化 529
17.4.1 冷熱通道封閉（優(yōu)化方案一） 529
17.4.2 送風地板調(diào)整（優(yōu)化方案二） 529
17.5 小結(jié) 530
參考文獻 531

1. 信息技術(shù)基礎實訓與習題指導（Windows7+Office2016） [主編 周金容 唐天國]
2. 計算機應用基礎教程（Windows 10+Office 2019） [主編 聶長浪 賀秋芳 李久仲]
3. 計算機應用基礎（Windows 7+Office 2016） [主編 王洪平 楊華]
4. 基于ANSYS的復合材料有限元分析和應用（第二版） [李占營 張承承 李成良 編著]
5. 大學計算機基礎教程（Windows 10+Office 2016） [主編 饒拱維 郭其標 房宜汕]
6. Altium Designer 20 電路設計案例教程 [主編 王靜 謝蓉]
7. 計算機應用基礎（Windows 10+Office 2016） [主編 陽曉霞 譚衛(wèi)]
8. Python程序設計與應用 [主編 張廣淵]
9. Office 2010辦公自動化高級應用實例教程（第二版） [主編 謝海燕 吳紅梅 陳永梅]
10. Office高級應用項目式教程 [主編 李觀金 林龍健 王靜]
11. 計算機應用基礎（Windows 7+Office 2010）（第二版） [主 編 李建軍]
12. 計算機應用技能教程——全國計算機等級考試一級MS Office 2010 [主編 石鐵峰 王祖?zhèn)? 宋家慧]
13. 計算機應用基礎教程（第三版）（Windows 7+Office 2010） [主編 聶長浪 賀秋芳 李久仲]
14. Office 2016辦公自動化案例教程 [主編 林灃 鐘明]
15. 辦公軟件高級應用 [主 編 闕清賢 黃詮]
16. 計算機應用基礎教程（Windows 7+Office 2010） [主 編 潘 迪 代子靜]
17. MSC Nastran動力分析指南（第二版） [李保國 黃曉銘 裴延軍 李偉 ]
18. 計算機應用基礎情景化教程（Windows 7+Office 2010）（第二版） [主編 王宏斌 張尼奇 王鋒]
19. 計算機一級MS Office全真模擬手冊（第二版） [主編 張建軍 李瑛 王鋒]
20. 計算機應用基礎（Windows 7+Office 2010） [主編 張曉琪 唐天國]
21. 計算機應用基礎實訓與習題指導（Windows 7+Office 2010） [主編 唐天國 曾慶勇]
22. Altium Designer 17電路設計案例教程 [主編 王靜]
23. ANSYS AQWA軟件入門與提高 [主編 高巍]
24. MSC Adams 多體動力學仿真基礎與實例解析（第二版） [湯滌軍 張躍 編著]
25. ANSYS APDL參數(shù)化有限元分析技術(shù)及其應用實例（第二版） [李占營 闞川 等編著]
26. 計算機導論（基于Windows 7+Office 2010）（第二版） [主編 柳青]
27. 全國計算機等級考試一級MS Office教程及實訓指導 [主編 張心越 劉玉芳 邢怡]
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29. Web服務器群集 [主編　肖睿　翟慧　郭峰]
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