ANSYSHFSS与Icepak电热耦合仿真与计算

ANSYS HFSS与ICGPak电热耦合仿真与计算随看通信产品小型化、高空化的发展趋势，越来趣多的射频系统以摸块化的产品形态出现，而高频性能、热性能以及结构性能是八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休化仿真方 案。本文主要介绍ANSYS HFSS与ICePak软件迸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摸型的体积勰作为热源，导入ICePakHFSS DeSig n中迸行强迫网令的计算，使用HFSS与ICePalC逬行电热单向耦合计算的流程如图所示:1Qd GeOInetry 7 .223GeOf netry6t SetLP弋“Qd SOIUtiOn 7 、/、ICePak/nR ICePak1、ANSYS HFSS的设置与计算首先使用HFSS对模型进行材料、边界和 励条件以及求解条櫛设置，计算金属层模 型妾面损 耗和介质层模型的休积损耗，作为Icepak的热源。休积功率的损耗，包括貝有线性材料特性的物体 的欧姆损耗、电介质损耗及磁损耗(需要到物体内部逬行求解)其表达式为Pv = fRe(Er + jwB l)表面功率损耗是由所有夕卜在的及内在的表面阻抗边界条件所弓I起的，其表达式为PS =扌 Re(EXH )外在的表面阻抗边界条件包括有限导体边界条件、阻诜边界条件、层间阻抗边界条件、隼总RLC边界 条件、不对内部求解的导体。电磁计算后可以诵过结果后处理查看金属层与介质层的根耗分布，i甬过场计算器，可以计算总的损耗值。GUOEUrryPointLJnQd_glone1 MBCrQOUIP_1T ClGO Ponl POtlZ ROIertiwCSI:CTRelaIVoCSI :X2 ReIal4vaCSl VZOHrWR C.CanCelVl5efupi IaStAaaP(IVeP sc- 0dcg，0 24198slrMPhw&Sm)MegLHMXAMjhwe(Svn 1MOgLAdMxJjPhegfmMOXJWvlPAXJMPh2m 1Moq. JmPAxz%Fho%eNarr3SNCmeMdSagToUbrvy LOadFfOfnSd SurtaoeLM6D o(lyC%oOMQW*5TangetriNcnndUMg 土XFMm 上Zwl III2 DeSignmOdeler的设置与更新v只有通过ANSYS WOrkbenCh平台才可以逬行HFSS与ICePak逬行耦合仿真，将HFSS中的模型 A Geometry中 通过DeSignmOdeler对模型逬行处理转化为ICePak可以接受的格式。3、ANSYS ICePak的设置与计算rTpPr* Yu v7M0lrmtr.i-C41MI 40)HIMMIIhMi*在WOrkbenCh平台下，把HFSS中的模型和求解的损耗结果导入ICePak中，设置计算区域，冈冷的方式与风速，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，在结果的后处理中可以显示切面的溫度云图，溫度的不均匀主要是由于勰的不均匀弓I起的。在SUmmary report的界面下，可以统计器件的损耗值，比较HFSS与ICePaI C计算的裁数值，二者相同足以说明，通过ANSYS WOrkbenCh平台可以使用HFSS与ICePak进行电磁-热流的精确耦合模拟计算。B： S% m%AU4 TWnd7lT IHtx 厂11 1Cu4oo-viux)io IrW 72 201 KUy 6毁)CtMl668$625J Km141777 “I 4%1JRepor( SUmmary dataObieCtSeCtiOnSideSValUeTotalArea/VOlUmeMeShVtaSUbStrateAlAIIHeatflow(W)0.241902KKg4QgyE3UrFuTiOUterlAIAlIHeatflow(W)0.697266 POOoO35O2O9 m2FUl如果进行HFSS与ICePak的双向耦合计算f需要在HFSS中将摸型的材料设置为温度的函数。A View / Edit MatenalQotwiul NOmECOPPerROPerteS Ofthe MatefialNatneTyPeValUeUntSIherrralMO llllelRelatiVe PeimhivkyReICtiYD PelmCab - li%SinPieSinPlC1C 999991NeneNOneE8O3O3O3NenO FDieleC% c LcKa T argentSimpleOMacnrtin Loss T-%n(jantk.acnstic SatuatonSirmlF0StfrDieleSa0NOneLandeGFaCtCrSmcPteSir l ln .tt M2A Htmetg*INcneNCneVieW/Edit Material for( AetiVO DoCignC ACtiVe PrOjecti AJl HrooenlIPhySiCS7 FIOLtrrrBQnatGM Thermal4 承)9 川A* N，左価R iFr SUUCtUrUI* TFermail Mo diter3etlequeiicy DtjeICalCUlete ROPertlejtor:JdVaidale MaterialICeflCy.ReSetCan 3dKEzswEsoOOOOOgS_c00UdW如。叫RJ(dluojjdcxtbfuUReJe YWa 3吕丨eUQSGOSEdXSoPaUUPAPV0 0 12 2 u T心d w o I 5I Q V n p u on 帖-2 d E吊SysL 5%oyI 5ifT1i?IoIw&3hr,j.8i3 i sI lhaI+ tT色曇廿；-=囂唄M s b L町 % 瑕腿唄%& ICePakFeedbaCk IteratOr2 & Geometry V r3 超 I Set UP V4 O SOIUtnr 上HFSS DeSign本文主要是使用ANSyS HFSS与ICePak软件，对微波电路中常用的谑波器迸行了电磁一热流的耦合模拟计算。首先在HFSS中对模型进行了各种参数的设置，并在HFSS中对 混合环逬行了计算，得到了带状线介质层的体积枫和带状线金属层的表面牌。最后对HFSS计算的勰和ICePak中计算的禪逬行了比较，证明两者之司数据传递的精度。