电子设备热仿真分析及软件应用
发布日期：2023-05-26 15:46 浏览：
1.1热分析基本理论 传热的三种基本形式为：导热、对流换热和辐射换热。导热又称热传导,基本规律是傅立叶定律；对流换热是指固体表面与它周围接触的流体之间,由于存在温差而引起的热量交换,对流换热可以分为两类：自然对流和强迫对流；辐射换热指物体发射电磁能,并被其他物体吸收转变为热的热量交换过程,在工程中通常考虑两个或两个以上物体之间的辐射,系统中每个物体同时辐射并吸收热量。
1.2 热设计的基本方法 热设计的方法通常有两种,一种是选用耐高温的元器件,另一种是采用热控制的方法。
第一种方法即选用耐高温的元器件,提高元器件和材料的允许工作温度。这种方法将使设备的成本迅速提高,而且有时可能根本找不到可以代替某元器件的更耐高温的器件,因此,在工程中一般不推荐使用此方法。第二种方法即热控制方法,其核心是对热敏器件采用热保护和合理选择某些元器件的热流通路。可以对热敏器件采取保护措施,如安装在低温区或加屏蔽保护等；合理选择热源元器件的热流通路。
此外,还有采用合理的安装技术、优化元器件布局、减少设备的发热量等方法。在设计中,通常是几种设计方法同时进行,从而达到最优的热设计效果。
2 常用热分析软件介绍
2.1 FLOTHERM简介
FLOTHERM是一套由英国 FLOMERICS软件公司开发并广为全球各地电子电路设计工程师和电子系统结构设计工程师使用的电子系统散热仿真分析软件,FLOTHERM采用了成熟的 CFD(Computational Fluid Dynamic计算流体动力学 )和数值传热学仿真技术开发而成。
FLOTHERM—核心热分析模块,利用它可以完成从建立分析模型、求解计算、到可视化后处理、分析报告等所有基本分析功能。它可以完全满足系统级、板和组件级到封装级等各种层次的分析。该模块还包含TABLES分析结果数据报告和VISULATION可视化后处理等功能。FLOWMOTION仿真结果动态后处理模块,不仅有最大最小值指示、复杂空间等值 (温度、压力、速度 )曲面、物体 表面温度分布、流线、真实感非常强的示踪粒子运动、流体质量流、热功率流,可以将运算后的数据以流体示踪粒子 三维动画等形式直观方便地显示出来。
FLOM/CAD-软件接口模块,不但完全支持 PRO/ENGINEER等机械CAD软件几何模型的直接调用并自动简化,还可以通过IGES、SAT、STEP、STL格式读入如UG、I-DEAS和AUTO-CAD等软件建立的三维几何实体模型,可以大大减少对复杂几何模型的建模时间。
2.2 Icepak简介
Icepak软件是美国FLUENT公司开发面向热产品设计和分析工程师的软件,采用热设计分析所专用的机柜、风扇、印刷电路板、阻尼、通风口等模型。建模过程快捷、网格生成与计算都是自动进行的。整个软件采用统一的集成化的环境界面。使用者能在较短的时间内将该软件应用于实际的设计分析中。另外,该软件也不要求使用者有较深的流体力学知识背景。Icepak作为专业的热分析软件,在产品设计和开发的各个阶段,都可以帮助客户优化设计。以解决各种不同类型问题：系统级—对电子设备机箱、机柜及方舱等系统级问题的热分析；组件级—用于电子模块、散热器、PCB板级别的热分析；封装级—用于对元器件级别的热分析。它拥有用户模拟过程所需要的各种物理模型,可以模拟自然对流、强迫对流、混合对流、热传导、热辐射、流―固的耦合换热、层流、湍流、稳态、非稳态等流动现象。采用非结构化网格,能够针对复杂的几何外形生成三维四面 体、六面体的非结构化网格,有多种网格生成方法, 能够满足现代电子产品设计中几何形状越来越复杂 的要求。求解采用有限体积法,以及FLUENT求 解器,保证工程问题的计算精度。
3.结论
电子设备的热分析软件可以快速而准确地得到系统的热设计分析结果,模拟出设备的温度场分布, 从而使设计者对设备的散热能力有直观、准确的了解,能及时发现设计中的问题并予以修改,使其能够满足设计要求。并且电子设备的计算机辅助热设计还有待于进一步的完善和发展,应该与电子设备的结构设计有机地结合起来,两者兼顾才能从真正意义上提高产品的可靠性,缩短产品的开发时间。上FLOTHERM和Icepak这两种软件都适用于电子电路设计和电子结构设计,但就热分析而言,由于两种软件中的模块类型的不同,FLOTHERM在模拟非六面体 机箱是存在一定的困难。而Icepak的模块非常丰富,在建立模型时有一定的优势,可以完整、形象的模拟实体的形状。
上一篇：相变材料的简介
下一篇：一种碳纤维的复合相变热界面材料
相关产品
最新资讯
