【Flotherm系列】CPU 热模型的快速参数化建模

使用Simcenter Flotherm Package Creator 创建的CPU

CPU是个人电脑中最重要的组件之一。因此，在创建计算机的CFD 模型时，首要任务就是正确地对CPU 进行建模。

你可以选择简单的办法，创建一个相同尺寸和材料的块，把它加入模型中进行求解。这也是我一开始的做法。

我有CPU 的尺寸，并在Simcenter Flotherm XT 中的EDA Bridge中创建了一个简单的组件。添加功耗，并将材料设置为硅，因为硅是芯片的材料。这样做肯定会得到足够接近的结果，同时保持网格数量的控制，对吧？

在某种程度上确实如此。然而，CPU不仅仅由硅制成，还有衬底、焊料等其他材料。它们都有不同的热特性，这意味着在创建的块和真实CPU之间，组件和电路板内部的热分布和热传递将有所差异。

通过Simcenter Flotherm Package Creator（封装模型生成器），工程师可以快速生成基于CAD几何形状的详细芯片封装模型。这帮助我在几分钟内创建了一个非常精准的CPU 模型，而在CAD软件中创建这样的模型通常需要好几天的工作量。我唯一需要的是有关我正在建模的Intel i5 芯片的一些尺寸信息。

带有详细的焊球的CPU模型底部

虽然模型非常详细，但也带来了一个问题。焊球太小且数量巨大，以至于网格数量超过100万！为了避免在设计评估的早期阶段出现过长的求解时间，我决定将焊球建模为一个紧凑模型，通过在焊球区使用各向异性的导热系数设定来模拟焊球的离散分布，进而保证求解的准确性。这使得网格数减少到不到20万，大大缩短了求解时间。

焊球的紧凑模型，大幅减少了网格数量

该模型很容易导出，并通过EDA Bridge替换原有的简单组件，获得理想的结果。这些结果与先前案例中看到的结果是相近的。

CPU顶部（上图）和底部（下图）的温度结果

这就是更新后的主板，改进后的CPU 安装在散热器和风扇组件下方。

对于准确创建计算机系统的复杂模型来说，这是非常重要的一步，以确定最佳冷却解决方案。

END