FloTHERM热仿真及热设计的新思路专题资料集锦
基于Flotherm的某机载设备热仿真分析
基于Flotherm的某机载设备热仿真分析 发表时间：2017-08-08T17:51:37.010Z 来源：《电力设备》2017年第10期作者：李新亮 [导读] 摘要：热设计对提高电子设备运行的可靠性具有十分重要的意义，是电子设备结构设计中的重要环节。 （中国电子科技集团公司第二十研究所陕西西安 710068） 摘要：热设计对提高电子设备运行的可靠性具有十分重要的意义，是电子设备结构设计中的重要环节。本文首先简单介绍了电子设备传热类型，然后利用热分析软件Flotherm通过建立计算模型、边界条件、网格划分等，对某机载设备进行仿真分析，得到了温度分布，为该设备热设计提供理论参考，同时本文对于应用该软件分析其他电子设备热性能具有一定的参考意义。 关键词：电子设备；热仿真分析；Flotherm 1引言 随着电子技术的高速发展，电子设备朝着集成化、设备小型化等方向发展，由此使得电子设备过热的问题越来越突出[1]。研究表明65%的电子设备失效是由温度过高引起的，过热是电子设备损坏的主要形式，严重限制了电子产品性能及可靠性的提高，降低了设备的工作寿命。在产品设计阶段对其进行热仿真，能够确定模型中的温度分布，找出模型中温度最高点，从而改进结构设计，能够有效减少设计费用，缩短设计周期，提高产品的可靠性。 2 电子设备传热 电子设备热传递主要有热传导、对流换热和辐射换热三种方式[2]。热传导，是其于傅里叶定律，一般发生于同一种物质之中的传递；对流，可分为自然换热是流体流过某物体表面时所发生的热交换过程对流和强迫对流，对流一般发生于流体中。辐射是物体以电磁波形式传递能量的过程。 3热仿真分析 热仿真分析就是根据分析对象建立热分析模型，并设定模型各种属性、环境条件、功率大小等因素，模拟计算出温度场等数据，从而对其分析研究[3]。该型设备工作温度为65℃，本文采用热分析软件Flotherm对该型电子设备高温工作时的温度场进行仿真分析。 3.1建模 该机载设备为一密闭电子设备，包括一块PCB处理板及铝合金壳体。PCB处理板上有诸多电子元器件，其中主要器件通过与壳体接触热传递，其余电子元器件通过壳体内空气对流换热将热量传递到铝合金壳体上，壳体再将热量散失到外部环境。在建模过程中，由于PCB 板上电子元器件多而密集，考虑到在保证结果精度的条件下减少计算量和运算时间，需要对印制电路板进行了适当简化，保留功耗和体积较大的元器件[4]；简化后的主要发热器件有射频芯片、FPGA芯片、DSP、电源等，它们的功耗分别为0.8w、3w、1.5w、0.5w。 在NX中按照实际物理模型创建机载设备简化三维模型，保存为STP格式；在flotherm中创建一新工程，将NX中的STP格式文件导入Flotherm中；随后设定求解域、湍流模型、环境条件、赋予发热器件的材料、功耗等属性；最后设置温度监测点。 图2 网格划分图 3.2网格划分 建模完成之后，对模型网格进行划分。为了获得较好的模拟结果，应对大功率发热器件处网格进行局部加密[5]。网格如下图所示：
汽车管带式散热器仿真设计方法的研究
第32卷第2期2011年4月 内 燃 机 工 程 Chinese Internal Combustion Eng ine Eng ineering Vo l .32No .2 April .2011 收稿日期:2009-08-24 基金项目:国家“八六三”高技术研究发展计划现代交通技术领域“汽车开发先进技术”重点项目(2006AA110104)作者简介:袁兆成(1954-),男,教授,博士,主要研究方向为内燃机现代设计理论与方法,E -mail :yuanzc @jlu .edu .cn 。 文章编号:1000-0925(2011)02-0085-04 320034 汽车管带式散热器仿真设计方法的研究 袁兆成1 ,朱 晴1 ,王 吉2 ,王宏志2 ,常 贺 3 (1.吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,长春130000;2.一汽集团技术中心,长春130000; 3.一汽轿车股份有限公司,长春130000) Study on Simulation Design Method of Corrugated Tube Radiator for Automobile YUAN Zhao -cheng 1 ,ZHU Qing 1 ,WANG Ji 2 ,WANG Hong -zhi 2 ,CHANG He 3 (1.State Key Laboratory of Automo bile Dy namic Simulatio n ,Jilin University ,Changchun 130000,China ;2.FAW Techno logy Center ,Changchun 130000,China ;3.FAW CA R Co .,Ltd .,Chang chun 130000,China ) A bstract :Using CFD technique ,the simulation design method of autom otive radiator with complex structure w as studied .The radiator w as partially simulated to calculate the heat exchange coefficient betw een co rrug ated band and cooling air ,and the effects of the radia to r louver opening angle on radiato r heat e xchange pe rfo rm ance w ere analy zed from three aspects of tem perature ,pressure and flow velo city .It is co n -cluded that the best effect is achieved at 23°o pening ang le .The heat transfer perform ance of w ho le radiator w as calculated by using po rous medium to imitate the heat transfer coefficient and flow resistance of the fin -louver heat dissipation band .The calculated results coincide w ith the m easured data .This sim ulation desig n method provides the possibility fo r radiator optimiza tion design . 摘要:利用CFD 手段对结构复杂的管带式散热器仿真设计方法进行了研究,采用散热器局部完全仿真计算分析得到管带与空气的热交换系数,并从温度、压力和速度三方面分析了散热片开窗角度对其换热性能的影响,得出开窗23°时换热效果最好,又利用多孔介质模拟开窗散热带,进行整体散热器的传热性能仿真模拟计算。研究结果表明:计算结果与试验结果比较吻合,为散热器产品的优化设计提供了可能。关键词:内燃机;汽车散热器;仿真设计;换热系数 Key words :IC engine ;automotive radiator ;simulation design ;heat transfer coefficient 中图分类号:T K 414.2 文献标识码:A 0 概述 散热器的换热是一个复杂的三维流动过程,由于受到试验条件和测试技术等多方面因素的限制, 目前对于试验测定流动速度、换热系数与压降分布的文献较少。散热带开窗角度对散热器换热性能有着十分重要的影响,通过工程实践和试验发现,开窗角度在20°～30°范围时,散热器的换热效果最为显著。但是,由于制造技术和测量仪器的制约,在20° ～30°范围内找到最合适的开窗角度较为困难。本 文利用CFD 仿真分析方法,研究了散热器在不同开窗角度下的散热特性,详细分析了开窗角度对流场和温度场的影响。由于散热器结构复杂,尤其开窗结构的散热带使散热器的模型更为复杂,以至于在任何计算机上都不可能建立完整的散热器三维模型,更不用说将其网格化进行三维模拟计算。因此,在计算机能力允许的条件下,研究局部散热器的流动与传热情况是散热器仿真模拟分析的必要途径。
灯具LED热设计及仿真模拟
1.灯具热设计意义 高温对电子产品的影响: –绝缘性能退化 –元器件损坏 –材料的热老化 –低熔点焊缝开裂、焊点脱落热设计对灯具的影响: –光源工作状态及寿命 –灯具电气安全 –材料选择与寿命 2.电子失效的主要原因 3.电子产品失效与温升
4.热设计理论基础 热设计的基本问题 –耗散的热量决定了温升，因此也决定了任一给定结构的温度； –热量以导热、对流及辐射传递出去，每种形式传递的热量与其 热阻成反比； –热量、热阻和温度是热设计中的重要参数； –所有的冷却系统应是最简单又最经济的，并适合于特定的电气 和机械、环境条件，同时满足可靠性要求； –热设计应与电气设计、结构设计、可靠性设计同时进行，当出 现矛盾时，应进行权衡分析，折衷解决; 5.热传播方式 热传导 –传导是发生在两种直接接触的介质（固体，液体，气体） –传导过程中，能量通过以下方式传递 自由电子运动 点阵振动 6.热阻 –热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能 力的大小，表明了1W热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。 用热耗乘以热阻，即可获得该传热路径上的温升。 –可以用一个简单的模拟来解释热阻的意义，换热量相当于电流，温差相当于电压，则热阻相当于电阻。 dq/dt=?T/R
Or： dq/dt=ΔT/R=热流 T = 温度 A = 横截面积 k = 热导系数 ΔX = 厚度 R =ΔX /（k A）= 热阻
7.对流 –对流发生在有温差的表面和运动流体间的传热 –对流有如下两种方式： 自然对流散热 强制对流散热 External Flow外流
Internal Flow内流 dq/dt = 小块到空气的全部热量 h = 对流换热系数 A = 有效散热面积 Tw = 热表面温度 Tf = 气流的平均温度 R = 1 /(hA) 热阻
PCB的热分析与热
PCB的热设计 热分析、热设计是提高印制板热可靠性的重要措施。基于热设计的基本知识，讨论了PCB设计中散热方式的选择、热设计和热分析的技术措施。 1、热设计的重要性电子设备在工作期间所消耗的电能，除了有用功外，大部分转化成热量散发。电子设备产生的热量，使内部温度迅速上升，如果不及时将该热量散发，设备会继续升温，器件就会因过热失效，电子设备的可靠性将下降。SMT使电子设备的安装密度增大，有效散热面积减小，设备温升严重地影响可靠性，因此，对热设计的研究显得十分重要。 2、印制电路板温升因素分析引起印制板温升的直接原因是由于电路功耗器件的存在，电子器件均不同程度地存在功耗，发热强度随功耗的大小变化。印制板中温升的2种现象：（1）局部温升或大面积温升；（2）短时温升或长时间温升。在分析PCB热功耗时，一般从以下几个方面来分析。 2.1电气功耗（1）分析单位面积上的功耗；（2）分析PCB板上功耗的分布。 2.2印制板的结构（1）印制板的尺寸；（2）印制板的材料。 2.3印制板的安装方式（1）安装方式（如垂直安装，水平安装）；（2）密封情况和离机壳的距离。2.4热辐射（1）印制板表面的辐射系数；（2）印制板与相邻表面之间的温差和他们的绝对温度； 2.5热传导（1）安装散热器；（2）其他安装结构件的传导。 2.6热对流（1）自然对流；（2）强迫冷却对流。从PCB上述各因素的分析是解决印制板的温升的有效途径，往往在一个产品和系统中这些因素是互相关联和依赖的，大多数因素应根据实际情况来分析，只有针对某一具体实际情况才能比较正确地计算或估算出温升和功耗等参数。 3、热设计原则 3.1选材（1）印制板的导线由于通过电流而引起的温升加上规定的环境温度应不超过125℃（常用的典型值。根据选用的板材可能不同）。由于元件安装在印制板上也发出一部分热量，影响工作温度，选择材料和印制板设计时应考虑到这些因素，热点温度应不超过125℃。尽可能选择更厚一点的覆
热设计与热分析
热分析与热设计技术 热与冷都会对电路造成负面影响。在极高温下，芯片可能烧毁（图1）。更常见的情况是，如果你的设计达到未曾预料的温度，很多部件都可能超出规定极限。当出现这种情况时，电路就可能表现出难以预料的行为。另外一个情况也同样值得关注，即电路温度从热到冷，然后又从冷到热。这种状况会造成热冲击，也会毁坏元件。很多工程师并不关心自己的电路在低温下的性能，但这种忽视是一个错误。半导体器件的性能在低温下会发生显著变化。双极晶体管的基射结电压在低温下会大大升高（图 2 和参考文献1）。Analog Devices 产品开发工程经理 Francisco Santos 说：“如果你要设计一个能够在负温度下工作于1.8V的放大器，就要考虑当从室温降到-40℃时，V BE（基射电压）会增加 130mV。这种情况将迫使设计者采用一组完全不同的放大器架构。” 很多放大器，如Analog Devices 的AD8045，在冷却时会加速（图3），而有些放大器（如AD8099）则在变冷时会降速。已退休的Linear Technology 信号处理产品前副总裁兼总经理Bill Gross称：“双极晶体管在低温下遇到的多数麻烦是低电压工作。”他认为，较高的基射电压和较小的电流增益都更难于满足规格要求。他说：“较低的输入阻抗和b（电流增益）的不匹配都会造成低温下的大问题。尤其是当它们为室温运行作了调整时。较高的gm（跨导）很容易通过改变工作电流而得到补偿，但这样的话转换速率就会变化。” 低温会造成振荡、不稳定、过冲，以及不良的滤波性能。百万分之几测量法可以改变你的元件在高温和低温下的值。如果你预计IC内核工作在 -55℃ ~ +85℃，则在25℃环境下只需60℃就到了最高温度上限，而从环境温度到-55℃是80℃温差。所以，要查明你的错误就应检查热与冷两种情况。Kettering大学（密歇根州 Flint）电气工程教授James McLaughlin认为，当你将硅片加热超过数百度时，它会“本质化”。换句话说，温度足够高时，掺杂物会通过晶格作迁移，不再存在 PN 结，而只是一块不纯的导电硅片。那么连接线是否会爆炸？还是硅片继续加热至熔融，直至挥发掉？
使用Solidworks进行热设计仿真
使用Solidworks进行热设计仿真 1 引言 通常对电子设备进行热分析主要有4个步骤：建模、确定边界条件、网格划分及计算、后处理。其中建模的工作量最大，要进行准确的热分析，必须建立一个良好的热分析模型，但在实际工程中模型往往非常复杂，很难精确建模。 一般建模的流程是先由结构设计工程师建立设备的计算机辅助设计(CAD)模型，然后由热设计工程师在该CAD模型上进行适合热仿真软件的二次建模。二次建模的方法可以是由热仿真软件自带的转换程序进行CAD 模型导入，也可以在热仿真软件中手动重新建模。当模型热设计优化完成后还需要反馈CAD 模型修正信息给结构设计工程师，由结构设计工程师对CAD模型进行更改，完成整个设计闭环。在这个过程中，存在CAD模型的转换，不能完全重新利用，CAD模型需要修改乃至重新建模，这些都会占用设计人员相当多的时间和精力，且限制于热仿真软件的建模能力，某些CAD模型需要简化或变通才能使用，而这些改变往往会影响仿真精度。SolidWorks三维设计软件具有结构建模和热仿真分析同时进行的能力和优点，能够克服上述缺陷，简化设计过程。 2 FlOEFD流体分析工具 Solidworks软件是结构设计工程师们广泛使用的三维设计软件，其具有良好的人机操作界面，强大的在线帮助系统，同时还有数量众多的设计插件，利用其中的FlOEFD流体分析工具能够很方便地进行热分析和仿真。 FlOEFD流体分析工具是Flomerics公司的产品，是可以无缝集成于主流CAD 软件中的通用计算流体动力学分析软件，是针对工程师开发，因此工程师只需要很少的流体动力学以及热传导知识，无需更多理解数值分析方法，即可在熟悉的CAD 软件界面中完成热仿真分析。FlOEFD 流体分析工具在Solidworks软件中的嵌入式版本为流体仿真(FlowSimulation)，是Solidworks软件中的一款插件。FlOEFD流体分析工具的分析步骤包括CAD模型建立、自动网格划分、边界施加、求解和后处理等，这些都完全可以在CAD软件界面下完成，整个过程快速高效。FlOEFD流体分析工具直接应用CAD 实体模型，自动判定流体区域，自动进行网格划分，无需对流体区域再建模。在做CAD 结构优化分析时，对一个CAD 模型进行一次分析定义，同类结构的CAD 模型只需应用FlOEFD流体分析工具独有的项目克隆Project Clone)技术，即可马上进行不同配置下的计算。 3 应用实例
基于FloTHERM的抗恶劣环境计算机热仿真
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/7118997073.html, 基于FloTHERM的抗恶劣环境计算机热仿真 作者：邓道杰陈奎 来源：《电脑知识与技术》2016年第07期 摘要：抗恶劣环境计算机由于其特殊的工作环境，导致其温升成为影响其可靠性的关键。因此，对计算机的热分析十分必要。该文首先介绍了热分析的原理；其次在FloTHERM建立了机箱的热仿真模型，并从几何建模、参数设置、网格划分、仿真求解、后处理五个方面对仿真过程进行了详细阐述；最后给出了机箱的温度场分布，并对结果进行了分析。 关键词：FloTHERM；机箱；热分析；温度场 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）07-0229-03 Thermal Simulation of Rugged Computer Based on FloTHERM DENG Dao-jie， CHEN Kui Abstract： Due to the special environment of rugged computer， the temperature raise becomes the key factor of its reliability. So it is necessary to make the thermal analysis. In this paper， at first， the principle of thermal analysis is introduced. Then， the thermal model is built in FloTHERM， and the process of simulation is introduced detailedly， that is， geometric modeling， parameters setting， meshing， solve and post-processing. Finally， the temperature field of the chassis are given， and the simulation results are analyzed. Key words： FloTHERM； chassis； thermal analysis； temperature field 抗恶劣环境计算机由于使用环境复杂以及电磁兼容设计的需要，采用了全密封结构[1]， 该结构下，机箱内部部件热传递性能较差，因此温升问题不容忽视。当前，热失效已经成为电子设备的主要失效形式之一。据统计，电子设备的失效有55%是温度超过允许值而引起的。随着电子设备工艺几何尺寸日益缩小，电路系统复杂度增高，电子设备热流密度日趋增加，过高的温升必将严重影响电子产品工作可靠性。如何通过热设计使电子器件在所处的工作环境条件下不超过稳定运行要求的最高温度，以保证产品正常运行的安全性，长期运行的可靠性成为电子设备可靠性设计中不可忽略的一个重要环节，而热分析则是热设计的基础。 目前，热分析的方法主要有仿真计算和实验测试两种。在产品设计的初级阶段则较多采用仿真计算的方法，从而有效缩短开发周期，降低成本[2]。热分析的仿真计算方法主要有两 种：解析计算和数值计算。解析计算主要是通过将各物理对象简化成不同大小的热阻，建立集
热分析工程师必看—热分析思路流程
如果遵从热设计的基本原则进行设计，经过热设计之后的电子系统性能更好、可靠性更高，并且使用寿命更长。 作者： Byron Blackmore, Mentor Graphics Corp. Mechanical Analysis 部门FloTHERM.PCB产品经理，在加拿大Technical University of Nova Scotia获得机械工程学士学会，在加拿大University of Alberta获得传热工程硕士学位。 Robin Bornoff, Mentor Graphics Corp. Mechanical Analysis 部门FloTHERM和FloVENT产品市场经理，1992年在英国Brunel University获得机械工程学士学位，并于1995年继续攻读了该校计算流体力学博士学位。个人博客： https://www.360docs.net/doc/7118997073.html,/robinbornoff/ John Parry, Mentor Graphics Corp. Mechanical Analysis 部门研发经理，他在英国University of Leeds获取化学工程一级荣誉学士学位，之后在英国Birmingham University 获取博士学位。个人博客：https://www.360docs.net/doc/7118997073.html,/johnparry/ 热设计方面有两条基本原则：尽早尽简。由元件结点至环境的热流通路（译注：也称热阻）决定了元件的温度，其中环境通常是指局部环
境的空气温度。因此元件温度的控制属于系统设计层面的问题。在产品热设计过程中工程师应采用自上而下的方法来提升产品的可靠性 (见下表)。 手工计算 热交换过程广泛地存在于管内自然或强迫对流流动、气体外掠平板等其它现象中。由于热交换的计算关联式很难给出比较精确的计算结果，并且使用时候很容易出现错误，所以通常情况下我们建议使用一 些经验的数据1。 一块0.2m水平放置的平板，在自然对流情况下其与空气的对流换热系数大约为5W m-2K，在空气流速3 ms-1强迫对流情况下其与空
热设计和热分析基础知识培训
热设计和热分析基础知识培训 1 为什么要进行热设计 在许多现代化产品的设计，特别是可靠性设计中，热的问题已占有越来越重要的地位：电子产品：高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。从而导致整个产品的性能下降以至完全失效。这对于无论民用或军用产品都是一个重要问题。 航天产品，如卫星、载人飞船等，对内部温度环境有非常严格的要求；再如宇航员的装备，既要保证宇航员的周围环境，又要灵活、轻便。对于处于宇宙环境中的产品还要考虑超低温的影响等。 建筑方面：环保和节能的要求，冬季的保温和夏季的通风、降温等。各种家电产品自身的热设计和对周围环境的影响。实际上，热设计并不是什么新的东西，在日常生活中，在以往的产品中，都有意无意的使用了热设计，只是没有把它提高到科学的高度，仅仅凭经验在做。比如：在电子产品的设计中，如何合理的布置发热元件，使其尽量远离对温度比较敏感的其它元器件；合理的安排通风器件(风扇等)，通过机箱内、外的空气流动，使得机箱内部的温度不致太高；还有生产厂房中如何合理安排通风和排气设备，以及空调、暖气设备等，以达到冬季的保温和夏季的通风、降温要求，为工人提供一个较为舒适的工作环境。家居方面，则通过暖气、风扇、空调等为居民提供一个较为舒适的生活环境。 各种载人的交通工具，如汽车、火车、飞机等也都需要考虑如何为乘客提供舒适的环境。所有这些，说到底都是与热设计有关的问题，过去要求不高，凭经验就可以基本满足要求。但是，随着技术的进步，要求越来越高，光凭经验就不够了。 1.1 热设计的目的 根据相关的标准、规范或有关要求，通过对产品各组成部分的热分析，确定所需的热控措施，以调节所有机械部件、电子器件和其它一切与热有关的组份的温度，使其本身及其所处的工作环境的温度都不超过标准和规范所规定的温度范围。对于电子产品，最高和最低允许温度的计算应以元器件的耐热性能和应力分析为基础，并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。对于航天产品，必须同时考虑严酷的空间环境(超低温-269。C、太阳辐射、轨道热等) 和内部的热环境，尤其是载人航天器，其热设计的要求也更加复杂和严格，难度也更大。 1.2 热设计的基本问题 1.2.1 发生和耗散的热量决定了温升，因此也决定了任一给定结构的温度； 1.2.2 热量以生热(其它能量形式->热能)、导热、对流及辐射进行传递，每种形式传递的热量与其热阻成反比； 1.2.3 热量、热阻和温度是热设计中的重要参数； 1.2.4 所有的热控系统应是最简单又最经济的，并适合于特定的电气和机械、环境条件，同时满足可靠性要求； 1.2.5 热设计应与电气设计、结构设计、可靠性设计同时进行，当出现矛盾时，应进行权衡分析，折衷解决； 1.2.6 热设计中允许有较大的误差–源于各种热条件的不确定性，例如同类电子元器件，其热耗的分散性；空气的湿度使得对流换热的效果有较大不同； 1.2.7 热设计应考虑的因素：包括结构与尺寸、系统各组成部分的功耗、产品的经济性、与所要求的结构和元器件的失效率相应的温度极限、(对于载人航天还要考虑人能忍受的极限条件)、结构和设备、电路等的布局、工作环境(外部环境和内部环境)
用flotherm对简单的封闭式设备进行热仿真
用flotherm4、2对简单的封闭式设备进行热仿真 一设备介绍 1.1设备概述 该设备为一台工业级的电子设备,用途不祥,型号不祥。 1、2 设备特征 图1、1 A型机外型图 1)设备的大小为423mm(W)×88mm(h)×370mm(L); 2)设备为密封式设备,密封程度防雨淋; 3)机壳用铝合金(2A12)焊接而成,壳体与壳盖选择在整机的上部分分型,搭接面填充的 非导热材料; 4)机壳的两个侧板与盖板均铣有散热槽。 二设备组成与工作环境 2、1 设备内部结构图
图2、1 A型机内部构造图 2、2 内部特征 1）内部组成 设备由三个模块组成,即主板、控制板、电源模块。控制板通过板间连接器扣在主板的上方。 2）模块功耗 设备的整机设计功耗为50W,实测功耗为35W,其中各个器件的设计功耗如下表所列: 序号名称功耗所在位置数据来源 1 主板2 2 实测值 2 控制板 4 实测值 3 电源10 计算值 4 芯片110 11 主板中心,Top 设计值 5 芯片1145 3 主板右下角,Top 设计值 6 芯片8245 3 控制板中心,Top 设计值 7 电源模块8 电源中心,Bottom 经验值 表2、1 功耗列表 2.3散热方法
图2、2 A 型机内部散热图 1) 用110导热板将芯片110的热量传导至机壳底板上; 2) 用8245导热板将芯片8245的热量传导至机壳侧壁上; 3) 在1145上放置一个铝材散热片; 4) 电源模块直接贴在机壳底板上,通过机壳底板散热; 5) 导热板的材料采用合金铝(3A12),采用折弯成型方法; 6) 铝表面之间采用厚度为1mm 的导热膜导热,接触压力由连接螺钉的紧固力产生; 7) 铝表面与芯片表面采用厚度为1mm 的导热膜导热,导热膜的变形量为0、7,从而产生接 触压力; 8) 除与接触接触位置的表面粗糙度为3、2外,其余均为12、5。 2、4 工作环境 1) 设备的工作温度上限为55℃; 2) 设备所处环境的空气会有不同程度的紊流。 三 仿真过程中的参数设置 3、1 环境参数 1) 求解范围:600mm(W)×200mm(h)×50mm(L)机箱尺寸,设备位于求解区中心; 2) 环境温度 :55℃; 3) 空气导热率:10 W/m^2K 【停滞空气的导热率为5 W/m^2K 】 3、2 建立模型
用flotherm对简单的封闭式设备进行热仿真]
用flotherm4.2对简单的封闭式设备进行热仿真 一设备介绍 1.1设备概述 该设备为一台工业级的电子设备，用途不祥，型号不祥。 1.2 设备特征 图1.1 A型机外型图 1)设备的大小为423mm（W）×88mm（h）×370mm（L）； 2)设备为密封式设备，密封程度防雨淋； 3)机壳用铝合金（2A12）焊接而成，壳体和壳盖选择在整机的上部分分型，搭接面 填充的非导热材料； 4)机壳的两个侧板与盖板均铣有散热槽。 二设备组成与工作环境 2.1 设备内部结构图
图2.1 A型机内部构造图 2.2 内部特征 1）内部组成 设备由三个模块组成，即主板、控制板、电源模块。控制板通过板间连接器扣在主板的上方。 2）模块功耗 设备的整机设计功耗为50W，实测功耗为35W，其中各个器件的设计功耗如下表所列： 2.3散热方法
图2.2 A 型机内部散热图 1) 用110导热板将芯片110的热量传导至机壳底板上； 2) 用8245导热板将芯片8245的热量传导至机壳侧壁上； 3) 在1145上放置一个铝材散热片； 4) 电源模块直接贴在机壳底板上，通过机壳底板散热； 5) 导热板的材料采用合金铝（3A12），采用折弯成型方法； 6) 铝表面之间采用厚度为1mm 的导热膜导热，接触压力由连接螺钉的紧固力产生； 7) 铝表面和芯片表面采用厚度为1mm 的导热膜导热，导热膜的变形量为0.7，从而产生 接触压力； 8) 除与接触接触位置的表面粗糙度为3.2外，其余均为12.5。 2.4 工作环境 1) 设备的工作温度上限为55℃； 2) 设备所处环境的空气会有不同程度的紊流。 三 仿真过程中的参数设置 3.1 环境参数 1) 求解范围：600mm （W ）×200mm （h ）×50mm （L ）机箱尺寸，设备位于求解区中心； 2) 环境温度：55℃； 3) 空气导热率：10 W/m^2K 【停滞空气的导热率为5 W/m^2K 】 3.2 建立模型
自然对流热设计的理论计算及仿真优化设计
条件: 1. 整体采用自然对流的方式，不考虑器件的热辐射。 2. 散热器基板尺寸暂定:L270mm*W240mm 。 3. 环境温度：。 C t a °=454. 自然对流时无风扇，则无需考虑压强。 一、计算 1. 模块工作温度-40℃~150℃，则≤j t 120℃；模块总功耗220W ，那么 模块总热阻W C R R R f C c j f j /0953.00023.0093.0°=+=+=???, 则散热器温度C W C W C t sa °=°×?°=99)/0953.0220(120 2. 整体采用自然对流，则换热系数(安全余量) C m W h °?=2/33. 散热器面积计算： 2236.1) 4599(/3220m C C C m W W t h A =°?°×°?=ΔΦ= 由于散热器采用压接方式，所以会增在热阻，那么需乘上修正系数1.1， 则: 2496.11.1*36.1m A == 4．肋间距计算： 由于安装时散热器是竖立放置，那么肋片高度H=L=0.27m ， 取定性温度，则空气的物理特性： C t t a f °==451310145.3??°×=C β，，s m v /1046.1726?×=698.0=pr ， 则： mm m C C C s m m t Lv b 8.70078.0698.0)4599(1015.3)/1046.17(27.05.1Pr 5.125.0132 2642==??? ?????×°?°×°×××=Δ=???β 由于考虑到产品加工问题，取肋间距为整数：mm b 8=。 5．肋片厚度计算: 为了使Bi 数较小，肋片以薄为宜,但如果肋片厚度过小，将给加工增加困难，取平均肋片厚度δ＝1.5mm 。 6．肋片高度计算： 考虑到自然对流，肋片采用压接方式，那么取肋片厚度mm 5.1=δ,则在宽度240mm 方向上可以布置25个肋片,同时高度D:
热仿真软件-Flotherm11.0安装教程-078
热仿真软件Flotherm11.0安装教程 FLOTHERM是一套由电子系统散热仿真软件先驱----英国FLOMERICS软件公司开发并广为全球各地电子系统结构设计工程师和电子电路设计工程师使用的电子系统散热仿真分析软件，全球排名第一且市场占有率高达80%以上。 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并成功的结合了FLOMERICS公司在电子设备传热方面的大量独特经验和数据库开发而成，同时FLOTHERM软件还拥有大量专门针对电子工业而开发的模型库。 在D盘建立文件夹“Flotherm11”（也可以放在其他盘，这里做说明是因为后期需要改环境变量） 1. Install MentorGraphics FloTHERM 11.0. In "Choose Product Features" window select "Client", do not install Flexlm features!（之前的版本没验证-----版本11破解教程与之前有区别，11版本的选择Typical也可以破解，验证可成功破解）
单位选择国际单位（SI）
安装在刚刚建立的文件夹中。 2. Copy files "MGLS.DLL" and "MGLS.DLL" to [D:\flotherm11\flosuite_v11\common\WinXP\bin\ (by default C:\Program Files\MentorMA\flosuite_v11\common\WinXP\bin\ ) and overwrite original ones）] 3. 拷取license文件放在任意文件夹并创建环境变量，鉴于有些新手不会，这里做出教程。 此处，将license文件放在flotherm11文件夹中。
热设计建模仿真有助于功率半导体器件的热管理要点
热设计建模仿真有助于功率半导体器件的热管理 电子产品设计师为了在紧凑的空间中开发新的功能，管理电子产品的热耗就变得极为重要，尤其是在电源转换电路设计中，这点更为明显。在大多数应用场合，功率半导体器件(二极管、MOSFET以及IGBT)消耗了主要的热量，也是设计中首要考虑的热源。随着机电技术不断向固态电路应用发展，这种趋势变得更为明显，狭小的空间使得散热变得极为困难。例如，对于像继电器这样的元器件，导通情况下要求的电阻应为1mΩ或者更小。但等效的固态器件(M 电子产品设计师为了在紧凑的空间中开发新的功能，管理电子产品的热耗就变得极为重要，尤其是在电源转换电路设计中，这点更为明显。在大多数应用场合，功率半导体器件(二极管、MOSFET以及IGBT)消耗了主要的热量，也是设计中首要考虑的热源。随着机电技术不断向固态电路应用发展，这种趋势变得更为明显，狭小的空间使得散热变得极为困难。例如，对于像继电器这样的元器件，导通情况下要求的电阻应为1 mΩ或者更小。但等效的固态器件(MOSFET)却有许多优点，如取消了触点损耗，减小了驱动电流要求，简化了电流限制电路，但是其接触电阻将会是继电器的10～100倍，从而导致导通情况下的功耗也相应增加。 所以，热限制因素是设计过程中首要考虑的，从而会产生很多方面的权衡。首先，电路的拓扑结构选择最为关键，主要是如何选择合适的开关频率。就物理外观设计而言，主要考虑半导休的类型、封装以及印制电路极的材料等。还需要考虑产品的工作环境，所能提供的散热措施，如强迫风冷，或者高功率密度应用，如液体冷却。当然所有的闪素中，成本永远是首位的。 由于其复杂性，设计师需依靠功能口益强大的仿真软件来开展产品的热设计。仿真器采用数学模型来进行元器件的功能和性能仿真计算，并不断逼近产品的工作条件。对于功率器件来说，应对功耗进行详细分析，如门驱动方式、开关时间以及二极管的恢复特性等。 传统的电路仿真器基于静态的热模型，能可靠地计算低功耗芯片的性能，但对于功率电路来说，由于其本身发热，这种方法是不够的。在这种情况下，精确的仿真就依赖于器件性能受温度的影响特性。设计师需要增加许多模型来描述器件的工作行为，也就是所谓的热边界。基于此可以得到温度的预测，从而确定不同设计选择下的影响，以完成最终的设计方案。 为了深入理解某种情况下的仿真应用，可采用不断的迭代反复设计，充分考虑功率电路的热分析，从而满足整体的设计要求。 在功率半导体，如二极管、MOSFET、IGBT等器件中，热影响可以通过一些关键的参数来进行建模，如工作电压、负载电流、开关频率以及门驱动电路等，这些热源直接与系统设计过程中的热沉相关，如封装和安装。
pcb热仿真
热分析可协助设计人员确定PCB上部件的电气性能，帮助设计人员确定元器件或PCB 是否会因为高温而烧坏。简单的热分析只是计算PCB的平均温度，复杂的则要对含多个PCB和上千个元器件的电子设备建立瞬态模型。 无论分析人员在对电子设备、PCB以及电子元件建立热模型时多么小心翼翼，热分析的准确程度最终还要取决于PCB设计人员所提供的元件功耗的准确性。在许多应用中重量和物理尺寸非常重要，如果元件的实际功耗很小，可能会导致设计的安全系数过高，从而使PCB的设计采用与实际不符或过于保守的元件功耗值作为根据进行热分析，与之相反(同时也更为严重)的是热安全系数设计过低，也即元件实际运行时的温度比分析人员预测的要高，此类问题一般要通过加装散热装置或风扇对PCB进行冷却来解决。这些外接附件增加了成本，而且延长了制造时间，在设计中加入风扇还会给可靠性带来一层不稳定因素，因此PCB现在主要采用主动式而不是被动式冷却方式(如自然对流、传导及辐射散热)，以使元件在较低的温度范围内工作。 热设计不良最终将使得成本上升而且还会降低可靠性，这在所有PCB设计中都可能发生，花费一些功夫准确确定元件功耗，再进行PCB热分析，这样有助于生产出小巧且功能性强的产品。应使用准确的热模型和元件功耗，以免降低PCB设计效率。 1元件功耗计算 准确确定PCB元件的功耗是一个不断重复迭代的过程，PCB设计人员需要知道元件温度以确定出损耗功率，热分析人员则需要知道功率损耗以便输入到热模型中。设计人员先猜测一个元件工作环境温度或从初步热分析中得出估计值，并将元件功耗输入到细化的热模型中，计算出PCB和相关元件“结点”(或热点)的温度，第二步使用新温度重新计算元件功耗，算出的功耗再作为下一步热分析过程的输入。在理想的情况下，该过程一直进行下去直到其数值不再改变为止。 然而PCB设计人员通常面临需要快速完成任务的压力，他们没有足够的时间进行耗时重复的元器件电气及热性能确定工作。一个简化的方法是估算PCB的总功耗，将其
热设计技术规范
产品热设计技术规范
前言 本规范根据通信产品热设计相关资料及热实验结果等编制而成。本规范起草单位： 本规范授予解释单位： 本规范主要起草人： 本规范批准人： 目录
1 概述 (1) 1.1 热设计的目的 (1) 1.2 热设计的基本问题 (1) 1.3 热设计应遵循的原则 (1) 2 热设计的基本知识 (3) 2.1 基本概念 (3) 2.2 热量传递的基本方式极其基本方程式 (5) 2.3 增强散热的方式 (6) 3 自然对流散热 (7) 3.1 自然对流热设计应考虑的问题 (7) 3.2 自然对流换热系数的计算 (9) 4 强迫对流散热——风扇冷却 (11) 4.1 风道的设计 (11) 4.2 抽风与鼓风的区别 (16) 4.3 风扇选型设计 (17) 4.4 机柜/箱强迫风冷热设计 (22) 5 单板元器件安全性热分析 (24) 5.1 元器件温升校核计算 (24) 5.2 元器件的传热分析 (27) 5.3 散热器选型参数的确定 (27) 5.4 散热器选用与安装的原则 (29) 6 通信产品热设计步骤 (30) 7 附录 (32) 7.1 热仿真软件介绍 (32) 7.2 参考文献 (32) 本文针对公司产品的特点，提供了热设计的基础理论知识、热设计的基本方法与步骤、热设计的原则等内容。
产品热设计技术规范 第一章概述 1.1 热设计的目的 采用适当可靠的方法控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过稳定运行要求的最高温度，以保证产品正常运行的安全性，长期运行的可靠性。 1.2 热设计的基本问题 1.2.1 耗散的热量决定了温升，因此也决定了任一给定结构的温度； 1.2.2 热量以导热、对流及辐射传递出去，每种形式传递的热量与其热阻成反比； 1.2.3 热量、热阻和温度是热设计中的重要参数； 1.2.4 所有的冷却系统应是最简单又最经济的，并适合于特定的电气和机械、环境条件，同时满足可靠性要求； 1.2.5 热设计应与电气设计、结构设计、可靠性设计同时进行，当出现矛盾时，应进行权衡分析，折衷解决； 1.2.6 热设计中允许有较大的误差； 1.2.7 热设计应考虑的因素：包括 结构与尺寸 功耗 产品的经济性 与所要求的元器件的失效率相应的温度极限 电路布局 工作环境 1.3 遵循的原则 热设计应与电气设计、结构设计同时进行，使热设计、结构设计、电气设计相互兼顾; 1.3.2 热设计应遵循相应的国际、国内标准、行业标准; 1.3.3 热设计应满足产品的可靠性要求，以保证设备内的元器件均能在设定的热环境中长期正常工作。
流热仿真课程设计报告
流热仿真技术课程设计报告 学院： 专业班级： 小组成员：
流热仿真技术课程设计报告 空气绕流机翼空气动力学分析 第一步建立模型 1、导入坐标文件 在File中打开Import Geometry，在子菜单中打开Formatted Point date，然后打开vertices.txt。5不要勾选import surface，然后点击Apply8,最终生成的翼型曲线如下图所示。 图1-1坐标文件 图1-2机翼模型 2、建立流场框架 创建点a（1，10，0）、b（-9，0，0）、c（1，-10，0）、d（21，- 10，0）、 e（21，10，0），创建圆弧abc，连接直线cd、de、ea。 图1-3创建点图1-4创建流畅框架
流热仿真技术课程设计报告 图1-5流场框架模型 第二步网格划分 对机翼模型进行初始化快，分割块，删除块，关联块顶点到几何点以及网格尺寸的设置得到如下网格模型 图2-1分割快图2-2关联线图2-3节点数图2-4网格模型第三步进行Fluent求解计算设置 1、启动Fluent-2ddp 选择2ddp求解器，点击Run按钮。 2、读入网格文件 点击File→Read→Mesh...，选择airfoil.mesh文件，点击OK按钮。窗口显示信息如图3-1所示。
流热仿真技术课程设计报告 图3-1窗口信息 3、网格信息 点击Mesh→Info→Size...，打开Fluent窗口显示网格信息，如图所示。 共有27905个网格节点，27600个网络单元。 图3-2网格信息 4、显示网格 点击Display→Mesh，在弹出对话框内，保留所有默认设置，点击Display,得到网格图，如图3-3所示。