快乐的极客骄傲日,但是“B”代表什么呢?

虽然“geek”最初用来形容傻瓜或怪人,但现在它的贬义已经少了很多。对于我们这些对数学、物理等有特别浓厚兴趣的人来说,5月25日的“极客骄傲日”是一个证明。《经济学人》在2012年的一篇文章中完美地总结了这一点:他们可能会被运动员嘲笑,在聚会上被忽视。但如今,没有一个严肃的组织能在没有他们的情况下繁荣发展”。

BMP的热模拟

EDA工具,例如Xpedition实现pcb和BGA基板的设计。这种设计的电路,电气布线,被认为是一系列相互堆叠的二维层。这主要是由于用于构建这些设备的制造方法。

Simcenter Flotherm是一个热模拟工具,从底层开始设计,专门针对电子热应用。因此,它有一系列方法来导入2D分层EDA数据,并从中构建3D热表示,从直接的本机接口到更通用的中性接口。

其中一种方法是低级别的“全抓”。采用高分辨率光栅图形图像(如BMP)的能力,考虑白色像素表示FR4电介质,黑色像素表示导电铜迹线,焊盘,填充等,然后输入层厚度并从所有这些构建3D模型。

从一系列BMP图像中创建的BGA衬底的Simcenter Flotherm模型。

Mandelbrot集合内的热传导

任何极客如果不将此功能用于其预期功能以外的目的,那将是疏忽大意。那么,如果你在一个由铜制成的曼德布洛特集合上施加一个温差,嵌入在FR4基板中,会发生什么?

Simcenter Flotherm中的Mandelbrot几何,从BMP图像中挤出

将Mandelbrot集合的BMP图像导入Simcenter Flotherm,稍微挤压成3D形状,将Copper指定为材料并嵌入到FR4的矩形中。溶液域的底面设置100℃的固定温度,顶部设置0℃的固定温度。两侧设置为对称,并进行二维传导模拟。

通过Mandelbrot集合的温度分布

正如你所期望的那样,由于铜曼德尔布罗特集的高导热性,它达到了相当均匀的温度。然而,Simcenter Flotherm不仅仅是预测温度,它还能洞察温度分布的原因。一种方法是研究热量如何从热的底部流向冷的顶部。这是通过绘制热通量(W/m)来完成的2),并将相应的热流路径动画化;

通过Mandelbrot集合的热流密度分布和热流密度矢量

注意热流是如何通过设置的上下“灯泡”通道的。由于离热底和冷顶都很近,曼德尔布罗铜的邻近在捕获和引导热流方面做得很好。

自相似

分形表现出自相似性。当您放大(集合的边界)时,类似的几何形式继续出现。为了纪念这一点,让我们从崇高走向荒谬,构建一个Simcenter Flotherm为Mandelbrot集合建模的模型。只是一个问题,在加载了Mandelbrot集合模型的Simcenter Flotherm GUI中截取屏幕,导入,挤压并应用相同的材料属性。

Simcenter Flotherm模型的Simcenter Flotherm建模的Mandelbrot集

然后应用相同的顶部和底部热边界条件,并通过Simcenter Flotherm GUI(包括Mandelbrot集)预测热传导。

热流分布通过Simcenter Flotherm GUI

和以前一样,大块的曼德布洛特铜从下到上传导了大部分热量。GUI底部的消息栏和顶部的标题栏也促进了热量的流动,但是没有多少热量选择流过GUI的低导电性FR4空白,正如您所期望的那样(即使您没有理由考虑它)。

令人作呕

虽然它可以永远继续下去,但我觉得有必要再深入一层。有点像热工程师的《盗梦空间》Simcenter Flotherm建模Simcenter Flotherm建模Mandelbrot集合,如果有一个怪癖的话:

Simcenter Flotherm建模Simcenter Flotherm建模Mandelbrot集-热通量

那么“B”代表什么呢?

Benoit B Mandelbrot中的“B”代表“Benoit B Mandelbrot”,以此类推……

各位,极客骄傲日快乐,穿上你的极客骄傲!

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本文最初发表于西门子数字工业软件博客https://blogs.sw.开云体育平台登录siemens.com/simu开云体育官方下载lat开云体育官网入口ing-the-real-world/2021/05/24/happy-geek-pride-day-but-what-does-the-b-stand-for/
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