Als Computer kleiner und allgegenwärtiger wurden, wurde effizientes thermisches Design ein wichtiger Bestandteil für die Vermarktung erfolgreicher Geräte. Dieses Beispiel zeigt die Wärmeübertragungssimulation einer Leiterplatte. Die CPU hat eine fixierte Temperatur von 75 °C und der Auftrieb für Luft mit einer Umgebungstemperatur von 25 °C wird simuliert. Rund um die CPU ist eine Isokontur von 30 °C visualisiert. Der Luftstrom durch die geschlossene Leiterplatte ist auf 0,1 m/s eingestellt. Die Strömungslinien sind anhand der Geschwindigkeit gefärbt.
Um dieses Modell zu generieren wurde ein CAD-Modell eines Basisleiterplatte erzeugt, optimiert und als stereolythography (stl) Datei exportiert. OpenFOAM's Vernetzer snappyHexMesh wurde für die direkte Vernetzung der Geometrie verwendet.
Der Video unten zeigt etwas mehr von der Dynamik der Strömung und Wärmeübergang. Das obere Bild in dem Video zeigt die Änderung der thermischen Isoflächen auf der CPU. Für eine bessere Sicht auf die CPU und den Konturteil der Leiterplatte ist es transparent dargestellt. In der Unteransicht in dem Video sind Stromlinien und Isoflächen der Helizität («helicity») angezeigt. Helizität ist das innere Produkt der Geschwindigkeit und Vortizität und zeigt die Topologie oder „Verknotung“ der Strömungsstrukturen.
Die qualitativen Daten oben sind sicherlich nützlich, aber in die meisten Sensitivitätsanalysen ist eine quantitative Metrik der Leistung auch sinnvoll. In diesem Beispiel ist die Kühlung der CPU das wichtigste Design-Kriterium – und man kann leicht den zeitlichen Verlauf von Oberflächentemperatur, oberflächennaher Temperatur und Wärmestrom extrahieren. Die Grafik unten zeigt die Gesamtwandwärmestromdichte auf der Oberfläche der CPU in mW. Die Temperatur der Oberfläche der CPU liegt konstant bei 120 °C. Bei den ersten 1,5 s wurde eine oszillierende Eingangsbedingung für das Geschwindigkeitsfeld verwendet. Der kompressible Solver verwendet ein LES-Turbulenzmodell. Zwischen 1,5 und 2 s simulierte Zeit wurde die Einlassbedingung zu einer zufälligen Perturbation der Geschwindigkeit (10% in der Strömungsrichtung und jeweils 2% und 3% in der normalen Richtung) verändert. Die Veränderung des Einlasszustandes führt zu einer deutlichen Veränderung der CPU Wandwärmestromdichte, das bedeutet Kühlleistung.
