ANSYS Icepak
ANSYS Icepak – инструмент для разработки и анализа решений для охлаждения электронных компонентов, в котором используется ведущий в отрасли решатель вычислительной гидродинамики (CFD) ANSYS Fluent. Подходит для решения задач смешанного теплообмена в микросхемах (IC), корпусах, печатных платах (PCB) и электронных блоках. Решатель ANSYS Icepak CFD может использовать графический пользовательский интерфейс (GUI) от ANSYS Electronics Desktop (AEDT).
ANSYS Icepak AEDT в среде Electronics Desktop обеспечивает CAD-ориентированное решение с простым в использовании ленточным интерфейсом для моделирования сложного теплообмена в той же унифицированной среде, что и ANSYS HFSS, ANSYS Maxwell и ANSYS Q3D Extractor. Инженеры-электрики и механики, работающие в этой среде, получат полностью автоматизированный процесс проектирования с бесшовной связью ANSYS HFSS, Maxwell и Q3D Extractor с ANSYS Icepak для теплового анализа.
Масштабы моделей, которые могут рассматриваться в ANSYS Icepak, начиная от отдельных микросхем, сборок и печатных плат, вплоть до корпусов компьютеров и целых центров обработки данных. Решатель выполняет анализ смешанного теплообмена и учитывает теплопроводность, конвекцию и излучение. Реализована возможность выбора между передовыми моделями для моделирования турбулентных течений и лучистого теплообмена. ANSYS Icepak содержит обширную библиотеку вентиляторов, радиаторов и материалов для решения типовых задач, связанных с электронным охлаждением.
Объекты Icepak
ANSYS Icepak содержит оптимизированный под инженеров-электронщиков пользовательский интерфейс, что позволяет быстро создавать и анализировать модели охлаждения электронных блоков. Модели сложных электронных сборок создаются простым перетаскиванием значков предопределенных объектов: вентиляторов, печатных плат, вентиляционных отверстий, источников тепла, радиаторов и т. д. Объекты содержат информацию о геометрии тела, свойствах материалов и граничных условиях — все это может быть задано параметрически для проведения исследований чувствительности и оптимизации конструкции.
Объекты ANSYS Icepak для быстрого создания моделей
Построение модели с использованием примитивов ANSYS Icepak
ECAD/MCAD интерфейсы
Чтобы ускорить разработку модели, ANSYS Icepak может импортировать модели как из электронных CAD (ECAD), так и механических CAD (MCAD) различных источников. ANSYS Icepak поддерживает файлы IDF, MCM, BRD и TCB, созданные с помощью программного обеспечения EDA, например, Cadence Allegro, и файлы Gerber, созданные с использованием Cadence, Synopsys, Zuken и Mentor. Механические CAD модели могут быть импортированы из различных нейтральных форматов файлов, включая STEP, IGES и DXF. Геометрия, импортированная из ECAD и MCAD, также может быть объединена с объектами Icepak для быстрого создания моделей электронных сборок.
Распределение потенциала на полигоне геометрической модели ECAD печатной платы PCB Layout
Расширенные библиотеки
Библиотека Icepak содержит обширную коллекцию часто используемых компонентов и материалов
Материалы – свойства материалов для жидкостей, твердых тел и поверхностей
Вентиляторы – геометрия с кривыми рабочих характеристик
Радиаторы – радиаторы Aavid по номеру детали
Термоэлектрическое охлаждение – Melcor и Marlow по номеру детали
Фильтры – воздушные фильтры вентиляторов по номеру детали
Корпуса IC – BGA, FPBGA, и TBGA
Сеточный генератор
ANSYS Icepak автоматически генерирует высокоточные, конформные сетки, которые представляют истинную форму электронных компонентов. Алгоритмы сеточного генератора позволяют создавать как многоблочные и неструктурированные, так и гекс-доминантные сетки, которые надлежащим образом разрешают пограничный слой текучей среды. Хотя процесс создания сетки полностью автоматизирован, пользователи могут уточнять параметры сетки для оптимизации компромисса между вычислительными затратами и точностью решения. Гибкость настроек сеточного генератора ANSYS Icepak позволяет сократить время решения без ущерба для точности.
Пример сеточной модели для CAD модели вентилятора
Визуализация результатов
ANSYS Icepak содержит полный набор инструментов постобработки, доступных для создания содержательных графиков, анимации и отчетов, для легкой передачи результатов моделирования как инженерам, так и не инженерам. Визуализация векторов скорости, температурных контуров, следов частиц жидкости, отображений изоповерхностей, сечений и графиков результатов XY — все это доступно для интерпретации результатов моделирования охлаждения электроники. Доступно создание автоматических настраиваемых пользовательских отчётов, включая изображения, для рассредоточенных данных результатов, определения тенденций в моделировании и составления отчетов о рабочих точках вентиляторов. ANSYS Icepak также экспортирует данные результатов для последующей обработки с помощью специализированного средства ANSYS CFD-Post.
Линии тока текучей среды и распределение температуры на радиаторе
Междисциплинарные расчёты
Платформа ANSYS Electronics Desktop позволяет инженерам устанавливать динамическую связь Icepak с HFSS, Q3D Extractor и Maxwell для получения термоэлектрического решения. В рамках одного интерфейса тепловые нагрузки без труда передаются из инструментов EM в расчётную среду Icepak.
При использования классического интерфейса ANSYS Icepak, для решения междисциплинарных задач используется рабочая среда ANSYS Workbench.
Интерфейс SIwave
ANSYS Icepak содержит интерфейс для совместной работы с SIwave. ANSYS SIwave извлекает частотно-зависимые модели электронных схем сигнальных и силовых распределительных цепей из баз данных компоновки устройств для моделирования корпусов интегральных схем и печатных плат. Полученный в SIwave профиль распределения мощности постоянного тока в слоях печатных плат, можно импортировать в ANSYS Icepak для теплового анализа платы. Связь между SIwave и ANSYS Icepak позволяет пользователям прогнозировать как внутренние температуры, так и температуры соединения компонентов печатных плат, соединения с корпусами.
Распределение температуры в многослойной печатной плате
Интерфейс с Mechanical
Данные о распределении температуры, полученные в результате анализа теплообмена в ANSYS Icepak, могут быть переданы в ANSYS Mechanical с использованием платформы ANSYS Workbench. ANSYS Mechanical предоставляет полный набор возможностей для решения задач как линейной, так и нелинейной механики как для статических, так и для динамических систем. Взаимодействие между ANSYS Icepak и программным обеспечением ANSYS Mechanical позволяет пользователям оценивать, как температуры, так и возникающие тепловые напряжения в топологии электронных компонентов.
Конструкционный анализ печатной платы с учетом теплового состояния
В состав ANSYS Icepak входит множество макросов, предназначенных для автоматизации операций построения моделей. Макросы доступны для создания различных типов пакетов, радиаторов, термоэлектрических охладителей и тестовых конфигураций JEDEC.
Ansys Icepak
Ansys Icepak используется для оценки теплового режима электрических и электромеханических устройств, микросхем, печатных плат и электронных блоков, определения необходимости принудительного охлаждения электроники и оценки различных вариантов расположения радиаторов и вентиляторов до проведения физических испытаний устройства.
Высокопроизводительный решатель и автоматическое построение адаптивной сетки позволяет быстро моделировать теплообмен и движение жидкостей и газов при решении широкого спектра задач охлаждения электронной техники, включая компьютеры, телекоммуникационное оборудование и полупроводниковые приборы, компоненты авиакосмических и автомобильных систем.
Your browser does not support HTML5 video.
Основные возможности Ansys Icepak
Тепловой анализ электронных устройств
Импорт геометрии из ECAD — и MCAD -систем, моделирование систем охлаждения одиночных или смонтированных в стойку печатных плат с учетом рассеиваемой мощности компонентов и резистивных потерь, расчет карт теплопроводности для каждого слоя, предсказание распространения тепла в многослойных структурах.
Тепловой анализ интегральных микросхем
Импорт 3D-геометрии микросхемы (топология подложки, геометрия кристалла и выводов) для создания подробной модели полупроводникового прибора, тепловой анализ и определение всех тепловых характеристик, а также создание эквивалентной тепловой модели прибора.
Встроенный решатель
Встроенный решатель Ansys Fluent для расчета движения жидкостей и газов с учетом теплопроводности, конвекции и излучения, стационарных и нестационарных расчетов охлаждения, полная адаптация расчетной сетки для задач с сопряженным теплообменом.
Адаптивная автоматическая сетка
Эффективный алгоритм автоматического построения и управления высококачественными сетками, в том числе с преобладанием гексаэдров, неструктурированных гексаэдральных и декартовых сеток, с минимальным участием пользователя.
Библиотеки компонентов
Библиотеки готовых компонентов и встроенные smart-объекты, такие как корпуса микросхем, радиаторы охлаждения, вентиляторы, печатные платы, перфорация или жалюзи, в том числе компоненты различных производителей, для быстрого построения модели.
Многокомпонентная среда
Модели смешивания и переноса многокомпонентных сред, уравнения сохранения, описывающие конвекцию и диффузию для каждого компонента среды, поддержка 12 компонентов среды для проектирования систем охлаждения электронных устройств.
Параметризация и постпроцессинг
Параметризированный расчет и подбор оптимальных параметров конструкции с помощью Ansys DesignXplorer, визуализация результатов расчета в виде графиков и анимации, автоматическая генерация отчета, экспорт результатов для постпроцессинга в Ansys CFDPost.
Связанные расчеты
Интеграция в расчетную среду Ansys Workbench и Ansys AEDT, гибкие интерфейсы к Ansys Twin Builder , Ansys SIwave и Ansys Mechanical для выполнения связанных расчетов электроники с учетом всех электрических, тепловых и механических требований.
Ansys Icepak
Ansys Icepak предлагает мощные решения для охлаждения, в которых используется ведущий в отрасли решатель вычислительной гидродинамики (CFD) Ansys Fluent предназначенный для теплового анализа и анализа потоков жидкости в интегральных схемах (ИС), корпусах, печатных платах (PCB) и электронных сборках. Решатель Ansys Icepak использует графический интерфейс пользователя (GUI) Ansys Electronics Desktop (AEDT). Это обеспечивает ориентированное на CAD решение для инженеров, которые могут использовать простой в ленточный интерфейс для управления тепловыми проблемами в рамках той же унифицированной структуры, что и Ansys HFSS, Ansys Maxwell и Ansys Q3D Extractor. Инженеры-электрики и механики, работающие в этой среде, будут наслаждаться полностью автоматизированным процессом проектирования с подключением HFSS, Maxwell и Q3D Extractor к Icepak для стационарного или переходного термического анализа.
Инженеры могут положиться на Icepak в качестве интегрированного решения для охлаждения электроники, начиная от отдельных микросхем, корпусов и печатных плат до корпусов компьютеров и целых центров обработки данных. Решающая программа Icepak выполняет анализ теплопроводности, конвекции и сопряженного излучения. Она имеет множество расширенных возможностей для моделирования ламинарных и турбулентных потоков, а также анализа частиц, включая излучение и конвекцию. Icepak предлагает обширную библиотеку вентиляторов, радиаторов и материалов для решения повседневных задач охлаждения электроники.
Возможности
Комплексный процесс мультифизического проектирования
Платформа ANSYS Electronics Desktop позволяет инженерам динамически связывать Icepak с HFSS, Q3D Extractor и Maxwell для получения электротермических решений. Также возможно просто сопоставить потери мощности от ЭМ-инструментов с вашей конструкцией перед выполнением стационарного и переходного теплового моделирования. Вы можете связать моделирование целостности питания в SIwave с тепловым моделированием Icepak.
Электромагнитные потери с тепловой связью для оценки характеристик антенны в зависимости от температуры (Icepak и HFSS)
Обеспечение термостабильности антенной инфраструктуры 5G, автомобильных радаров, устройств IoT и мобильных электронных устройств, имеет решающее значение для обеспечения ожидаемого результата. Энергозатратные действия, такие как видеозвонки, онлайн-игры или изменение условий окружающей среды, вызывают значительные колебания температуры устройства. Если аккумулятор устройства начинает перегреваться, то это может привести к потере заряда или даже создать опасные условия эксплуотации устройства. Кроме того, высокие температуры могут повлиять на другие электронные компоненты устройства и повлиять на работу РЧ-антенны, вызвать нарушение связи. Вы можете предсказать эти проблемы до создания оборудования, смоделировав проект с помощью инструментов Ansys. Например, Инженеры-электрики могут динамически связать ANSYS HFSS и ANSYS Icepak в Electronics Desktop для имитации температуры антенны. На основе решений электромагнитной и тепловой связи они могут изменять конструкцию антенны и прогнозировать эффективность антенны, а также общие тепловые и электромагнитные характеристики продукта. Это электромагнитное и тепловое моделирование помогает улучшить беспроводную связь, увеличить зону покрытия сигнала и поддерживать связь для антенных систем. Можно изменять конструкцию антенны и прогнозировать ее эффективность, а также общие тепловые и электромагнитные характеристики продукта.
Электротермическое соединение на уровне платы (Icepak и SIwave)
Даже незначительное повышение температуры может повлиять на производительность и надежность электронных компонентов, что приведет к общесистемным проблемам. Моделирование целостности питания на уровне платы в SIwave можно комбинировать с тепловым моделированием Icepak, для получения полной картины электротермических характеристик печатной платы. SIwave и Icepak автоматически обмениваются данными о мощности постоянного тока и температуре для расчета потерь тепла в джоулях внутри печатных плат и корпусов для получения высокоточных распределений температурного поля и резистивных потерь. Эти электротермические решения постоянного тока позволяют управлять теплом, выделяемым вашими конструкциями, и прогнозировать тепловые характеристики и безопасные рабочие температуры микросхем, корпусов и плат.
ECAD-MCAD Импорт
Чтобы ускорить разработку модели, ANSYS Icepak импортирует как электрические CAD (ECAD), так и механические CAD (MCAD) данные из различных источников. Icepak напрямую поддерживает файлы, созданные с помощью программного обеспечения EDA, такого как Altium Designer, Cadence®, Zuken®, Sigrity®, Synopsys®, ODB ++, IPC2581 и Mentor Graphics®. Ansys Icepak напрямую поддерживает импорт механических данных CAD из файлов нейтральных форматов, включая файлы STEP и IGES. Ansys SpaceClaim позволяет Icepak импортировать геометрию из всех основных механических пакетов CAD через геометрические интерфейсы Ansys Workbench. Геометрия, импортированная из ECAD и MCAD, может быть объединена в смарт-объекты для эффективного создания моделей электронных сборок.
Удобное создание сетки ползунка
ANSYS Icepak автоматизирует создание сетки, позволяя настраивать параметры сетки для ее уточнения и оптимизации вопросов между стоимостью вычислений и точностью решения. Настройки сетки ползунка позволяют сделать сетку точной для объектов с высокими градиентами температуры и скорости. Эти функции упрощают создание подходящей сетки для выполнения термического анализа. Кроме того, произвольные «области сетки» позволяют пользователям собирать ECAD и MCAD данные, которые обеспечивают тепловые решения для полной конструкции продукта.
Обширные библиотеки по теплофизике
Библиотека Icepak содержит обширную коллекцию полезных материалов, которые могут быть назначены для поверхностей, твердых тел и жидкостей. Icepak предлагает оптимизированное электротермическое мультифизическое решение, ориентированное на CAD, за счет импорта собственных проектов MCAD и ECAD. Автоматические функции очистки и восстановления геометрии CAD, а также множество опций редактирования упрощают настройку и анализ моделирования. Обширная коммерческая библиотека со значительным количеством 3D-вентиляторов и радиаторов Icepak находится в распоряжении разработчика для решения типичных тепловых проблем.
Оптимизация в Icepak
Icepak обеспечивает собственный параметрический анализ «что, если» и проект эксперимента (DoE) по геометрии, материалам и потерям мощности с помощью Ansys Optimetrics. Например, вы можете легко рассчитать электротермическое воздействие, варьируя размер сверла, размеры площадок или входные токи для переходных отверстий печатной платы. Вихревые токи трансформаторов и катушек легко учесть в электротермическом анализе Maxwell-Icepak, обеспечивая высочайшую точность в очень простом в использовании и интуитивно понятном графическом интерфейсе пользователя.
Визуализация
Программное обеспечение Ansys Icepak содержит полный набор инструментов качественной и количественной постобработки для создания содержательной графики, анимации и отчетов, которые могут легко передавать результаты моделирования коллегам и клиентам. Визуализация векторов скорости, температурных контуров, следов жидких частиц, отображение изоповерхностей, плоскостей разреза и графиков x – y данных результатов — все это доступно для интерпретации результатов моделирования охлаждения электроники. Пользовательские отчеты, включая изображения, могут быть автоматически созданы для распределения данных результатов, выявления тенденций в моделировании и составления отчетов о рабочих точках вентилятора и нагнетателя. Ansys Icepak включает ANSYS CFD-Post для расширенных инструментов постобработки и анимации.
Моделирование многодоменной системы
Simplorer — это мощная платформа для моделирования, симуляции и анализа цифровых прототипов на системном уровне, интегрированная с Ansys Maxwell, Ansys HFSS, Ansys SIwave и Ansys Q3D Extractor. Simplorer позволяет вам проверять и оптимизировать производительность ваших программно-управляемых многодоменных систем. Благодаря гибким возможностям моделирования и тесной интеграции с трехмерным физическим моделированием ANSYS. Simplorer обеспечивает широкую поддержку для сборки и моделирования физических моделей на уровне системы, чтобы помочь вам объединить концептуальное проектирование, подробный анализ и проверку системы. Simplorer идеально подходит для проектирования электрифицированных систем, производства электроэнергии, преобразования, хранения и распределения, исследований EMI/EMC и общей оптимизации и проверки многодоменных систем.
Особенности:
- Моделирование схем
- Моделирование блок-схемы
- Моделирование конечного автомата
- VHDL-AMS моделирование
- Интегрированная среда графического моделирования
- Характеристики силового электронного устройства и модуля
- Совместное моделирование с MathWorks Simulink
Библиотеки моделей:
- Компоненты аналоговой и силовой электроники
- Блоки управления и датчики
- Механические компоненты
- Гидравлические компоненты
- Цифровые и логические блоки
Библиотеки для конкретных приложений:
- Аэрокосмические электрические сети
- Электрические транспортные средства
- Системы питания
- Характеристики компонентов производителей
- Моделирование с уменьшенным порядком
Встроенное программное обеспечение
Встроенное программное обеспечение все чаще используется в интеллектуальных устройствах, но несовершенный код может быть причиной многих сбоев продукта. По оценкам лидеров отрасли, каждые 1000 строк встроенного ПО содержат восемь ошибок. Чтобы управлять этим качественным риском и соответствовать более высоким стандартам сертификации программного обеспечения, вам необходимо использовать встроенные инструменты разработки и проверки программного обеспечения, а также сертифицированные генераторы кода.
ANSYS предоставляет среду разработки и моделирования встроенного программного обеспечения на основе моделей со встроенным автоматическим генератором кода для ускорения проектов разработки встроенного программного обеспечения. Специалисты по системам управления и инженеры по программному обеспечению используют решения ANSYS SCADE для графического проектирования, проверки и автоматического создания критически важных встроенных систем и программных приложений с высокими требованиями к надежности. Решения SCADE обладают высокой степенью совместимости и могут быть легко интегрированы в существующие потоки разработки, оптимизируя разработку и улучшая взаимодействие между членами команды.
Сертифицированная генерация кода в разных отраслях
Генераторы кода и инструменты проверки SCADE были сертифицированы на высшем уровне безопасности в шести сегментах рынка более чем 10 органами безопасности по всему миру, в том числе:
- DO-178C до уровня A для аэрокосмических и оборонных приложений FAA, EASA, Transport Canada, CAAC и ANAC
- ISO 26262 до ASIL D для автомобильных приложений от TÜV SÜD
- IEC 61508 до SIL 3 для транспортных и промышленных приложений от TÜV SÜD
- EN 50128 до SIL 3/4 для железнодорожных перевозок от TÜV SÜD, EBA и Certifer
- IEC 60880 для ядерных приложений.
SCADE ускоряет процесс разработки и проверки встроенного программного обеспечения
Пользователи SCADE сообщают о следующих улучшениях затрат на разработку и верификацию:
- Согласование процесса проектирования в соответствии с целями стандартов безопасности.
- Снижение затрат на разработку в среднем на 50%
- Ускорение сертификации в два раза
Приложения
СИСТЕМНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ НА ОСНОВЕ МОДЕЛЕЙ
| Системная инженерия на основе моделей (MBSE) является ключом к использованию системных моделей для определения требований, проектирования, анализа, проверки и валидации на протяжении всего цикла разработки. Она отслеживает эти взаимозависимости с развивающейся моделью, а не с письменными проектными спецификациями, поэтому вы можете быть уверены, что все подсистемы объединяются в точно настроенное единое целое, даже если вы продолжаете вносить изменения в проектирование. |  |
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ВСТРОЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ
| В приложениях, от коммерческих самолетов до автономных транспортных средств, качество процесса разработки встроенного программного обеспечения все больше определяет эффективность и безопасность работы. Сертифицированные генераторы кода, такие как ANSYS SCADE, гарантируют, что ваше встроенное программное обеспечение будет работать бесперебойно с первого раза и каждый последующий раз, в соответствии с планом. |  |
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНТЕРФЕЙСА ЧЕЛОВЕК-МАШИНА
| Несмотря на всю свою автономность, современные интеллектуальные продукты по-прежнему должны взаимодействовать с человеком с помощью интуитивно понятного, простого в использовании интерфейса. Вы можете оптимизировать удобство использования и надежность вашего интерфейса, используя инструменты разработки программного обеспечения и сертифицированные инструменты генерации кода от ANSYS. |  |
ПРОТОТИПИРОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ
| Физические прототипы по-прежнему важны для последних стадий испытаний нового продукта. Цифровые прототипы — единственный выход, когда вы изучаете многочисленные возможности дизайна на ранней стадии процесса. Создание прототипов цифровых систем экономит ваше время и деньги, помогая вам создавать оптимальный дизайн продукта за короткий промежуток времени, по сравнению с устаревшим методом сборки и тестирования. |  |
АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Анализ и проверка функциональной безопасности электронных систем управления имеют решающее значение для проектирования и внедрения системы в таких отраслях, как автомобилестроение, авиакосмическая и оборонная промышленность, железнодорожный транспорт, атомная промышленность и т. д.