在第三家公司工作時，除了輔導自動化設備與機構設計用的CAD軟體以外，
最主要的工作是在模擬驗證分析軟體CAE。
作CAE軟體技術支援與教學工作，跟在一般公司裡面作CAE工程師最大的差異在“看很多”。
需求最多的還是靜態結構跟電子設備熱傳，
一個是基礎，一個是所屬的產業有錢又常被客戶壓著作。
先來說在電子設備熱傳模擬這個領域。
在電子公司作熱傳其實算是最單純的CAE工作：
因為一般的電子產品通常流體介質只有一種：
空氣，
流速範圍通常從0到10m/sec，
再更高的有，但是非常非常少見，因為10m/sec已經相當於36km/hr，已經相當於強風等級的風場，可參考
蒲氏風力級數；
因此電子散熱因為流體速度有限，幾乎可以
不用考慮氣體的壓縮性問題，
以空氣為例：速度達100m/sec以上，接近在空氣中1/3音速，才需要考慮壓縮性；
合理操作溫度範圍
很少高過攝氏120度，
再高上去電子元件就死光光了，電子元件怕熱不怕冷，
只有電池除外會怕冷，原因是化學反應速率太低，電壓 、電流量會不足，
也
很少低於攝氏零下10度，因為溫度再低下去連帶手套都很難操作電子產品，只有極地跟太空中會有極低溫的問題，但是極低溫時的重點在電源。
沒有相變化 、壓縮熱 、多流體混合 、燃燒等等現象，從流體的性質來看，再單純不過了。
因為溫度不高，加上大多數不是放在真空中，
熱傳路徑主要就是傳導跟對流，
輻射效應佔的比率很低，除了少數光產品之外，比率幾乎都在5-10%以下。
從以上的流體性質跟環境條件來看，
電子散熱在CFD領域中實在算是相對簡單的，
在頂大機械所碩博班要拿來發論文實在太Low了，
大概只剩一些科大還有，
以現在軟體操作的方便性，甚至應該放在大學部三下後的專題就可以。
那電子設備熱傳看起來似乎很容易？
實作上其實不然！
最難在幾何模型，
電子產品中最小的幾何尺寸是半導體線路，已經到以奈米級在計數，
大的尺寸動輒到超過數十公尺 (LED電視牆的外框邊)，
加上多層PCB上大小小小的電子元件與線路 、固定結構及散熱元件 、散熱結構等，
要全部放進來作模擬是不可能的事情，
所以必須接受將電子產品區分成
元件級 、
板卡級與
系統級來作不同尺度的熱流模擬，
在不同等級模擬時將元件作適度的簡化，當然這就會影響到模擬的精確程度，
所以就必須從一些設定條件來做補償修正，這不能算作弊，算合理的修正。
即使作了分級，在進行系統級模擬時，最傷腦筋的問題還是在幾何，
即使將元件跟板卡都作了適當的簡化，
在幾何上，電子產品的機構件因為走大量製造生產模式，
會有許多塑膠件跟鈑金件，
這些零件製造過程中會因為製程需要而留下許多小幾何尺寸的結構與複雜曲面，
再加上組裝必須留的間隙 、公差、大孔 、小孔 、微孔等，
還有在系統外觀CAD模型中經常出現一堆間隙 、曲面甚至體積干涉，
這些幾何對以有限體積法為主的CFD軟體來說根本就是很嚴重的障礙，
網格分割的障礙！計算收斂的障礙！
如果不除掉這些障礙，CFD根本跑不動，
悲慘的時候連設定都沒機會，更不用說要跑計算；
有限元素法的CFD雖然處理這些複雜幾何的能力比較好，
但是到網格分割或計算收斂時通常還是會出問題，所以還是要處理這些幾何。
作電子設備的CFD模擬，最怕的就是拿到機構出的超完整詳細模型，
光是簡化幾何就要做好幾天甚至一 、兩個禮拜，
有時還不如直接新建簡化模型，
偏偏大部分CAE工程師建模的技巧遠比不上用CAD的機構工程師，
工程師通常會想先從簡化開始，結果有時花的時間比新建簡化模型還長。
曾經有業務轉客戶一個電冰箱要跑熱流，
CAD模型超完整，CFD連開都開不起來，
用NX修模修了將近14個工作人天，才能進CFD，
還要一直修到可以作網格 、跑模擬，檢查結果，再針對局部再修再跑網格跟模擬，實在是曠日費時，
結果作完業務才承認只是要作人情，
客戶根本沒有要買軟體，真是○○××，隨便答應，卻搞死一堆人。
好，抱怨完，繼續談電子散熱跑CFD難的地方。
好不容易完成幾何模型後，
一定要先跑完體網格分割，確認可以過再作設定，才不會浪費時間，
這一點切記非常重要。
再來的難處是設定，包括材料 、邊界條件 、計算條件。
積體電路化後，電子元件的數量簡化很多，
對作CFD基本上是正面有好處的，
問題是資料，曾經有客戶板卡上有7顆IC，就丟了這7顆IC的技術文件給我，
每一顆的文件竟然有好幾百頁，全英文，
如果IC文件有Junction的性質就要照Junction的性質設
如果沒有就當作體熱源，有趣的是，半導體廠資料有的會有Thermal，像Intel這類專業大廠就很清楚 、好找：
但是跟軟體中的術語用法是否一致？
若不一致就麻煩了，這時候就需要專家顧問，
不然就自己試試看，試出來就變成專家顧問。
電子設備中諸如此類的元件很多，
除了IC 還有風扇、熱導管 、散熱鰭片 、致冷晶片等等，
因此就必須深入瞭解這些元件的特性，
對照元件的技術資料作設定，
沒有對應的就直接當作體或面熱源進行設定。
PCB板本身是由環氧樹脂加玻璃纖維為基礎結構材料，
加上銅箔線路跟一些孔洞所組成，
材料性質嚴格來說是複雜多變的，
至少確定在板的垂直上下方向跟水平方向傳熱能力不同；
局部區域銅箔密度不同是否要考慮？影響多大？
這又是影響到精確程度的一項因素。
另外一個麻煩的設定在
熱接觸，
元件接觸面上的熱傳遞狀況很多，
實際接觸的緊密程度? 有無導熱膏或膠？
要如何設定？
這又是一門學問需要學理知識跟實務經驗累積去相輔相成。
相對的電子設備熱傳模擬的邊界條件算簡單，
比較需要注意的是IC的發熱量跟標示的功率其實會有出入，
實際功率輸出可以從測試電流量去推估比例。
最後是模擬計算的設定，收斂次數與收斂程度，輻射 、重力效應 、紊流模型選擇等，
通常是可以先用預設值，結果與實際出入大時再來考慮是否要改。
模擬結果要與實測驗證時，
要注意實測達到穩態所需要的時間，
有時候升溫慢，需要2個小時以上才是穩態的結果，
曾經碰到客戶實驗只作半小時不到，
然後嫌軟體跑穩態模擬的結果跟實測結果差十幾度不對，
後來客戶端拉長實測的時間，結果就非常接近，客戶主管也因此願意掏錢買軟體。
電子設備熱傳在CFD領域中因為需求大，
已經被特化出來成為一個專門領域，
讓一些CFD軟體專門寫了一些輔助工具跟程式幫忙來提高效率，
在業界最常使用的應該是Flowtherm，
在相關電子元件資料庫的支援最為齊全，據說幾乎有超過8成的佔有率；
其他有ANSYS Icepack、6 SigmaET跟Autodesk CFD佔少數，
像Siemens也有一個NX Electronic Systems Cooling，但是價格不便宜又要綁NX CAD，對慣用ProE的電子業不太能接受。
還有很多其他CFD也都有作電子設備散熱的能力，
只是不是專攻電子設備熱傳，
像COMSOL 、STAR-CD，STAR-CCM+，Flow 3D，Solidworks Flow Simulation，FlowEFD，Midas等等，還有一些open source的CFD；
但是市場證明提供產業完整方案的Flowtherm是這塊領域的最大贏家，
雖然它在其他CFD功能遠比不上其他CFD廠商，
但是無所謂，夠電子設備熱傳模擬用就好。
近幾年企業併購盛行，CAE軟體業也是，之前的不提，
最近的消息是Mentor Graphics(Flowtherm)、STAR-CD & STAR-CCM+都被SIEMENS買下來，SIEMENS買這麼多CFD軟體公司不知道有何戰略意義？實在很有趣。
話說回來，其實CFD軟體作電子散熱模擬都沒有問題，
差別只在方便性跟價格，準不準的最大關鍵還是在使用者身上。
對了，我是固力組，不是熱流組，所以如果有寫得不好的地方，請不吝指正。
其他相關：
熱對流係數
熱接觸
