code_saturne : ซอฟต์แวร์ CFD แบบโอเพ่นซอร์ส เพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบการถ่ายเทความร้อน

code_saturne เป็นซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์ส ด้วยเทคนิคพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (Computational Fluid Dynamics, CFD) ที่พัฒนาโดย EDF (การไฟฟ้าฝรั่งเศส) ซึ่งจะมีประโยชน์ในการตรวจสอบและเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบการถ่ายเทความร้อนของโปรเจคคุณของคุณ

ในบางครั้ง เราพบแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ที่ทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปทำให้เกิด CPU throttling และเมื่อเวลาผ่านไปอาจส่งผลต่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์ด้วย ฉันเคยได้ยินเกี่ยวกับพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) มาก่อน แต่ฉันคิดเสมอว่าซอฟต์แวร์มีราคาแพงมาก และ Formula 1 มีต้นทุนสูงสุดสำหรับการทดสอบ CFD แต่ปรากฎว่ามีโปรแกรมโอเพ่นซอร์สที่ทำได้: code_saturne

code saturn open source CFD software heatsink — การแสดงการไกลของอากาศรอบฮีทซิงค์ที่ใช้กับโมดูล Jetson Nano – ที่มา: Lukas Henkel

ในฐานะ EDF บริษัทการไฟฟ้าแห่งประเทศฝรั่งเศส ได้ออกแบบซอฟต์แวร์เพื่อจำลองการไหลรอบๆ และภายในอาคาร ท่อ และปั๊มที่ใช้ในโรงไฟฟ้า แต่ Lukas Henkel พบว่า เขาสามารถใช้โปรแกรมฟรี code_saturne แบบโอเพ่นซอร์สได้ เพื่อวิเคราะห์กระแสอากาศ เกิดจากการหมุนตามธรรมชาติรอบๆ ฮีทซิงค์ เครื่องมืออื่นๆ ในการสร้างภาพด้านบน ได้แก่ ParaView และ Blender 3D ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เป็นโอเพ่นซอร์สเช่นกัน

อาจใช้เพื่อเลือกฮีทซิงค์เฉพาะ แต่ Lukas สังเกตว่าการวางแนวการระบายความร้อน เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดก็มีความสำคัญเช่นกัน:

ประสิทธิภาพของชุดระบายความร้อนแบบพาสซีฟ อาจแตกต่างกันมากกว่า 50% ขึ้นอยู่กับการวางแนวของฮีทซิงค์ สิ่งนี้มักจะเป็นจริงสำหรับฮีทซิงค์รีดขึ้นรูปเชิงเส้น เนื่องจากคุณสมบัติการระบายความร้อนหลักทั้งหมดจะเรียงตัวกันในแนวแกนเดียว

heatsink computational fluid dynamics simulation — ที่มา: Lukas Henkel

หากคุณต้องการทดลองใช้ คุณจะพบซอร์สโค้ด, เอกสารประกอบ, บทช่วยสอน และฟอรัมสนับสนุนที่ เว็บไซต์ของโครงการ โค้ดนี้เป็นแบบ portable code และใช้ได้กับ Linux ทุกรุ่นและแพลตฟอร์ม UNIX ที่ทดสอบโดยบริษัทจนถึงตอนนี้ นอกจากนี้ยังสามารถเขียน parallel ด้วย MPI บนเครื่องหน่วยความจำแบบกระจาย (Intel, Cray X series, IBM Power, …) อาจมีช่วงการเรียนรู้ที่สูงชันเพื่อให้บรรลุสิ่งที่ Lukas ทำ แต่ถ้ามันจะคุ้มค่า คุณต้องมีส่วนร่วมในการออกแบบการถ่ายเทความร้อนของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณสามารถดู code_saturne โปรแกรม CFD แบบโอเพ่นซอร์ส – จากมุมมองของ EDF – ในวิดีโอช่อง YouTube ด้านล่าง และมีบทช่วยสอนเล็กน้อย