09 Juin Simulation du refroidissement de l’électronique par liquide
Les équipements sont de plus en plus compacts avec une dissipation en constante croissance. Par conséquent, le refroidissement à l’air ne suffit plus dans certaines situations. Le refroidissement avec des circuits liquides était réservé à des applications auparavant d’électronique de puissance. Maintenant, on l’utilise parfois pour refroidir les processeurs de serveurs de calcul HPC (quand ce n’est pas la carte tout entière qui immergée dans un bain d’huile) ou pour des chargeurs de voitures électriques.
Le développement du logiciel 6SigmaET est guidé par les commentaires de nos clients et les tendances de l’industrie. Nous constatons que le refroidissement liquide est une problématique qui prend de plus en plus de place dans la conception électronique. Cette tendance a inspiré bon nombre des améliorations apportées à notre logiciel.
Une version 15 de 6SigmaET optimisée
La version 15 inclut de nombreuses fonctionnalités pour répondre aux défis de nos clients. Notamment sur la simulation de refroidissement avec des liquides.
- Le solveur a été optimisé pour gérer les différentes régions fluide. Et ce, dans le but d’accélérer les temps de résolution sur les modèles 3D complexes refroidis par liquide.
- Un solveur 1D est également disponible pour la résolution de problème fluidique 1D. Il s’agit du seul logiciel de gestion thermique de l’industrie électronique offrant une connexion entièrement intégrée entre le réseau 1D et le modèle 3D.
Cas concret : le refroidissement par liquide dans une unité de traitement radar aéroportée
TEN TECH LLC, une petite entreprise enregistrée ITAR (International Traffic in Arms Regulations) et située à Los Angeles, fournit une expertise dans les domaines de la dynamique des structures, de la dynamique des fluides et de l’analyse thermique grâce à l’utilisation de techniques numériques avancées.
L’entreprise a commencé à utiliser 6SigmaET en 2016 pour la modélisation thermique de systèmes électroniques de défense embarqués. Par exemple, les SBC (Single Board Computers), les composants RF et micro-ondes et les châssis complets et robustes pour l’avionique, les enregistreurs de données de vol, le guidage et la navigation, le traitement radar, la guerre électronique et les applications C4ISR (Command, Control, Communications, Computers, Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance).
TEN TECH a participé à la conception, à la vérification et à la qualification d’un châssis de traitement radar aéroporté refroidi par liquide. Ce châssis très puissant (dissipation de puissance de 3 kW) et très compact devait fonctionner à des températures extrêmes (de -55 °C à 125 °C). Cela, sans autre mécanisme de refroidissement que la boucle de refroidissement liquide. Comme c’est souvent le cas pour les applications militaires, il a fallu étudier plusieurs profils de mission, correspondant à différentes altitudes, températures ambiantes, températures d’entrée de la pompe de refroidissement liquide avec permutations de pression.
DES DEFIS DE CONCEPTION
La nature multifluide du modèle, en plus des cavités refroidies par liquide, a posé d’importants défis de conception à TEN TECH. Le système complexe demandait plus de temps que prévu pour la mise en place du projet. Il a rapidement été jugé inenvisageable avec les outils CFD standard. En utilisant 6SigmaET, l’équipe a pu configurer et résoudre ces modèles 8 fois plus vite par rapport aux modèles de base des itérations précédentes. TEN TECH s’est rapidement rendu compte que 6SigmaET répondait mieux à ses besoins. En effet, il lui permettait de réduire le temps de conception et de fournir des résultats plus rapidement.
LA SOLUTION
TEN TECH a utilisé 6SigmaET pour accélérer sa conception thermique. Ils ont réduit considérablement le temps consacré à la construction du modèle, au maillage (génération) et à la résolution. Grâce à 6SigmaET, la conception de la plaque froide a été optimisée. Elle a permis de trouver le bon équilibre entre la chute de pression et la dissipation de chaleur en testant différents design de la plaque froide. Ils ont également bénéficié d’une analyse complète, réalisée en une heure.
Une fois cette étape terminée, TEN TECH est passé à la compréhension du refroidissement liquide du système. À l’aide de 6SigmaET, ils ont modélisé l’ensemble du châssis, y compris plus de 25 ordinateurs monocartes (SBC) à forte puissance et 5 plaques froides dans un seul modèle. TEN TECH a pu atteindre ses objectifs de conception. Comment ? Grâce à la facilité de traitement des détails complexes et le solveur parallèle haute performance de 6SigmaET. Tout cela avec une efficacité impressionnante et une précision sans compromis. Ils ont pu s’assurer que l’ensemble du châssis était correctement refroidi. Ils ont vérifié que la boucle liquide fonctionnerait correctement. Enfin, ils ont confirmé que chacun des SBC serait dans les limites de température requises.
LES RÉSULTATS GRACE A 6SIGMAET
TEN TECH a pu atteindre ses objectifs de conception et réaliser son projet dans un délai sans précédent. Avec ces économies, ils ont pu explorer davantage d’alternatives de conception et distribuer leurs ressources de manière efficace.
Environ 50 000 $ d’économies d’exploitation
La conception initiale de la plaque froide offrait un refroidissement insuffisant. Elle aurait ainsi entraîné l’échec des tests et des retards de programme coûteux. En utilisant 6SigmaET, TEN TECH a pu épargner ces coûts à son client.
Réduction de 50 % des temps de résolution
L’interface graphique conviviale de 6SigmaET et les calculs HPC réalisés dans le cloud réduisent considérablement les temps de résolution de TEN TECH. Et ce, par rapport aux autres outils de modélisation traditionnels.
Réduction du délai de livraison
TEN TECH a réduit le délai de livraison du projet de 6 semaines (estimation initiale) à 3 semaines seulement. Cela leur a également permis de disposer de plus de temps pour explorer des alternatives de conception. Ce qui garantit la plus haute qualité de conception.
Des économies de coûts de main-d’œuvre de plus de 25 000 $
En réduisant la durée du projet, TEN TECH a réduit les coûts de main-d’œuvre de son client de plus de 25 000 $.
Pour en savoir plus sur la façon dont la version 15 de 6SigmaET peut répondre à vos besoins en matière de simulation thermique, cliquez ici.