solidworks-热分析1-电路板散热上课讲义

第十讲 - 电子散热基础共27页文档

– 2R – 详细模型
189
.
FloEFD 培训
PCB 生成器
(EL 模块)
• 通过手动输入K值，可以将平板定义为PCB板子。
• 通过 PCB 生成器可以有更多应用
– 可以获得双轴热导率值，自动由PCB 结构和定义的导体和绝缘材料确定 PCB板垂直和平面方向的热导率。
– PCB板也可以根据全局坐标系进行任意方向的布置。
– 去除螺钉，管脚，引脚，封口等 – 封闭的孔洞 – 替代风扇的叶片模型和拉伸的打孔板 – 创建物理元件和板级模型
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垂直平面方向热导率 (W/mK)
.
FloEFD 培训
PCB板建模
• 不是仅仅使用环氧材料 (k=0.2 W/m K) • Level 0: k=10 W/m K • Level 1: 正交各向异性热导率
EFD: EL-模块功能列表
升级
焦耳加热双热阻简化模型打孔板热管简化模型 PCB 生成器 EDB: 元件双热阻模型库 EDB: 打孔板库 EDB:风扇厂商库 EDB:元件材料库 EDB: TEC 厂商库 EDB:电子固体材料库 EDB: 导热界面材料
EDB = Engineering Database
– 也就是，可以对倾斜的 PCB 板进行建模。
190
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FloEFD 培训
热过孔
• 热过孔通过一个实体建立，这一实体在垂直PCB板方向上具有等效导热系数。
dvia dCu dpitch
n Cud4v2ia(ddp2viitach42dCu)2
• 需要了解详细的图层情况
192
.
FloEFD 培训
• 不具有并行功能
• 通过 save as 和 replace 重命名零件

solidworks 热力分析实例教程

Simulation热分析SolidWorks Simulation是一个与SolidWorks 完全集成的设计分析系统。

SolidWorks Simulation 提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析，下面简单介绍一下热分析得操作步骤和参数设置。

一、构建模型根据需求构造一个包括热源和散热元件得模型，我们常用得是热源是IGBT和散热元件是散热器（组合或者插片），以45A 三电平为例，如图所示。

二、新算例模型建完后，在solidwoks的插件中找到Simulation，建热力分析新算例，步骤如下图。

三、设置连结和热载荷(1)右键单击零部件接触，选择相触面组单击，进入设置页面。

(2)相触面组设置，按照图示步骤进行设置，1.分别选取三个IGBT的底面 2.选取散热器的上表面 3.选分布 4.接触热阻（不同材质数值不一样）最后点击确定。

(3)下一步设置热载荷，右键单击热载荷，选择对流单击，进入对流设置对流设置分三步：1.选取实体,就是散热器得所有外边面（顶面除外）2.对流系数（与风速有关）3.环境温度设置完成后，点击确定。

其实应该加入IGBT的自然散热对流，不过对结果影响不大，此处不做介绍。

(4)下一步进入热量设置，右键单击热载荷，选择热量单击，进入热量设置页面。

此设置分两步：1.选取实体,三个IGBT得底面，点击总数。

2.热量，添加热量数值设置完成，点击确认。

四、生成网格在左侧菜单栏下方网格处单击右键，选择生成网格，单击进入，具体设置如下。

五、运行在菜单栏点击运行，等待一会出现运行结果。

如显示温度为华氏温度，右键点击热力，计入编辑定义，选择摄氏度就可以了。

solidworks 热力分析实例教程

Simulation热分析SolidWorks Simulation是一个与SolidWorks 完全集成的设计分析系统。

SolidWorks Simulation 提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析，下面简单介绍一下热分析得操作步骤和参数设置。

一、构建模型根据需求构造一个包括热源和散热元件得模型，我们常用得是热源是IGBT和散热元件是散热器（组合或者插片），以45A 三电平为例，如图所示。

二、新算例模型建完后，在solidwoks的插件中找到Simulation，建热力分析新算例，步骤如下图。

三、设置连结和热载荷(1)右键单击零部件接触，选择相触面组单击，进入设置页面。

(2)相触面组设置，按照图示步骤进行设置，1.分别选取三个IGBT的底面 2.选取散热器的上表面 3.选分布 4.接触热阻（不同材质数值不一样）最后点击确定。

(3)下一步设置热载荷，右键单击热载荷，选择对流单击，进入对流设置对流设置分三步：1.选取实体,就是散热器得所有外边面（顶面除外）2.对流系数（与风速有关）3.环境温度设置完成后，点击确定。

其实应该加入IGBT的自然散热对流，不过对结果影响不大，此处不做介绍。

(4)下一步进入热量设置，右键单击热载荷，选择热量单击，进入热量设置页面。

此设置分两步：1.选取实体,三个IGBT得底面，点击总数。

2.热量，添加热量数值设置完成，点击确认。

四、生成网格在左侧菜单栏下方网格处单击右键，选择生成网格，单击进入，具体设置如下。

五、运行在菜单栏点击运行，等待一会出现运行结果。

如显示温度为华氏温度，右键点击热力，计入编辑定义，选择摄氏度就可以了。

Solidworks的热传导和热流分析技术详解

Solidworks的热传导和热流分析技术详解Solidworks是一款强大的三维计算机辅助设计（CAD）软件，广泛应用于机械工程、航空航天、汽车工业等领域。

在设计过程中，热传导和热流分析是重要的技术，它们帮助设计师评估并优化零件和装配体的热管理性能。

本文将详细介绍Solidworks中的热传导和热流分析技术。

热传导分析是指通过模拟热量在零件或装配体内的传递过程，来评估其热传导性能。

在设计中，对于需要承受高温或低温环境的零件或装配体而言，热传导分析对于确保其正常运行非常重要。

使用Solidworks进行热传导分析的第一步是建立几何模型。

可以通过绘制二维草图、使用实体建模工具或导入其他文件来创建零件或装配体模型。

一旦模型建立完成，就可以开始进行后续的热传导分析。

在进行热传导分析之前，需要在模型中定义材料属性。

Solidworks提供了广泛的材料库，包括金属、塑料、陶瓷等各种材料，并提供了热导率、比热容和密度等参数。

可以根据实际需要选择适当的材料，并设置相关属性。

在设置好材料属性后，需要在模型中定义边界条件。

边界条件指定了模型与外部环境的热交换方式。

常见的边界条件包括固定温度、热流通或绝热等。

设计师可以根据具体要求设置不同部分的边界条件，并调整参数来模拟不同的工况。

进行热传导分析时，Solidworks使用有限元方法（FEM）来求解热传导方程。

通过离散化模型、建立节点和单元，并建立热传导方程的有限元方程，可以得到模型在不同时间和空间点的温度分布。

该温度分布可以帮助设计师了解热量的传递路径和热量的分布情况。

除了热传导分析外，热流分析也是Solidworks中常用的技术之一。

热流分析是指通过模拟热流在零件或装配体中的传递过程，来评估其热能的传输和分配情况。

在实际应用中，热流分析对于设计具有高热能需求的部件或装配体非常重要。

在进行热流分析之前，需要首先定义热源。

热源可以是外部环境的热流、电子元件的热量产生或其他内部热源。

散热理论与流场分析基础讲义

动量守恒方程
微元体中流体的动量随时间的变化率等于外界作用在该微元体上的各种力之和。
能量守恒方程
微元体中能量的增加率等于进入微元体中的净热流量加上体力与面力所做的功。
CFD理论基础
流动基本方程——控制方程(通式)
展开
ρ——密度（kg/m3） u——速度矢量（m/s）
CFD理论基础
ui ——微元体沿i方向的速度分量，i=x,y,z; μ——流体动力粘度（N.s/m2） T ——温度（K） k ——对流传热系数 c ——比热容（J/(kg.K)） S ——广义源项
新模型——改进
散热设计与流场分析
流场图
散热设计与流场分析
温度分布
导热系数—— 物性参数
物质热传导率的性质：
λ固体> λ液体> λ气体 λ金属> λ非金属 λ单体> λ化合物
热传导率一般来说与导电率成正比的关系，导电率好的其热传导率也好。
几种常见的物质热传导率比较：
λ钻石> λ银> λ金> λ铜> λ铝> λ导热膏> λ空气
传热的三种方式——对流
对流：由于流体的宏观运动，流体各部分间
传热的三种方式——热辐射
热辐射物体通过电磁波来传递能量的方式叫辐射，
其中因热的原因发出的辐射叫做热辐射。
Ø=εσAF1-2(T4surface-T4surr)
ε ——代表热辐射率 σ ——代表史蒂文波尔兹曼系数 A ——代表物体的表面积 F1-2 ——代表辐射热交换的角度和表面的函数关系， Tsurface ——代表物体表面温度， Tsurr ——代表物体周围环境温度
• 有限体积法(Finite Volume Method FVM)

solidworks热力分析实例教程

solidworks热力分析实例教程Solidworks是一款流行的三维CAD软件，广泛应用于机械设计领域。

它提供了多种功能和工具，可以帮助工程师设计和分析各种产品。

其中热力分析是Solidworks的重要功能之一，可以用来模拟产品在热载荷下的温度分布和流体流动情况。

本文将介绍一个实例教程，详细说明如何使用Solidworks进行热力分析。

首先，我们需要打开Solidworks软件并创建一个新的模型。

选择“文件”-“新建”-“零件”，然后选择适当的单位和模板，点击“确定”开始创建新的零件。

接下来，我们需要绘制模型的几何形状。

选择“草图”工具栏上的“草图”命令，并选择一个平面作为草图平面。

使用绘图工具创建所需的几何形状，例如直线、弧线和圆。

完成时，点击“完成草图”。

接下来，我们需要进行材料定义。

选择“特征”工具栏上的“材料”命令，并选择适当的材料类型。

在弹出的对话框中，输入材料的相关参数，例如热导率和比热容。

完成后，点击“确定”以应用材料。

现在，我们可以进行热力分析的设置。

选择“评估”工具栏上的“热力分析”命令。

在弹出的对话框中，选择适当的分析类型，例如“静态热分析”或“流体流动热分析”。

根据需要选择其他设置，例如边界条件和初始条件。

点击“运行分析”开始进行热力分析。

完成热力分析后，我们可以查看结果。

选择“评估”工具栏上的“结果”命令。

在结果面板中选择适当的结果类型，例如温度分布和流体速度。

选择要显示的结果图表并设置图表属性。

点击“应用”以显示结果。

此外，我们还可以对热力分析结果进行后处理。

选择“评估”工具栏上的“后处理”命令。

在后处理面板中选择适当的后处理操作，例如温度剖面、流体路径和热力分析报告。

点击“应用”以进行后处理。

通过以上步骤，我们可以使用Solidworks进行热力分析并获得相关结果。

这些结果可以帮助工程师评估产品在热载荷下的性能和可靠性。

同时，Solidworks还提供了进一步的功能和工具，例如优化设计和模拟变化条件的能力，以支持更复杂的热力分析需求。

solidwork热分析教程

热分析
第6页
传导、对流和辐射
到目前为止，关于散热器装配体中的传热的讨论仅仅考虑了两种热流机制：传导（负责在实体内部，即微型芯片和散热器间传递热量）；对流（将散热器外表面的热量释放到周围空气中）。由于在散热器辐射的工作温度下，传送的热量非常低，所以辐射传热可以忽略不计。接下来的例子将重点介绍一个不能忽略辐射的传热问题。
散热器装配体中的温度场如图 15 所示。热量从散热器表面到周围空气的运动可通过热流量向量图来描绘（图 15，右侧）。从散热器表面“出来”的热流量向量形象地显示了散发到周围流体的热量。没有向量穿过底层表面，因为在模型中，散热器的底层表面和微型芯片是隔热的。
请注意，要为散热器装配体中的热流建模，需要考虑瓷制微型芯片和铝散热器之间接触面的热流阻挡特性。在某些设计验证程序中，必须明确地对热阻层进行建模；但在其他程序（例如 SolidWorks）中，则可采取简化的方式，输入热阻系数即可。
热分析
第3页
图 9：热量通过壁体从温度高的一侧向温度低的一侧传导
传导传热的一个示例是通过壁体的热量流动。传递的热量与诸多因素成正比：壁体热的一侧 THOT 和冷的一侧 TCOLD 之间的温差；壁体的面积 A；壁体厚度 L 的倒数。比例系数 K（称为热导率）是众所周知的材料属性（图 9）。
塑料
对随时间发生变化的热流进行的分析叫做瞬态热分析，例如，对由加热板加热的咖啡壶进行分析。加热板的温度由读取咖啡温度的恒温器进行控制。在咖啡的温度降到最低温度之下时，恒温器会打开电源，当温度超过预设上限值时，则会关闭电源。指定时间段内的温度波动情况如图 19 所示。
温度（摄氏）
温度分布
热应力分布
图 20：由稳态热分析（左）得出的非均匀温度场结构静态分析（右）计算得出的热应力。

solidworks讲义

河北建筑工程学院
第二章 SolidWorks2004概述
界面介绍 1. 首创特征树功能（屏幕左侧）
能够将设计或装配过程的每一个操作步骤记录下来，方便修改和查看。例2－1
2. 在线教程人性化功能
启动软件时会显示『欢迎使用SolidWorks 2004』小界面。包括在线教程、新建文件和打开文件等功能，演示
内容博大精深，涉及平面工程制图，三维造型，反求工程、加工制造、模拟加工过程，电缆布线、有限元分析等应用领域河北建筑工程学院
第一章 SolidWorks简介
SolidWorks特点
用户界面人性化，具有特征管理树功能。更符合人们的正常习惯； 2. 装配的智能化，尤其是大型复杂装配。单个零件的调入简便，可任意角度进行剖面检查； 3. 可实现运动模拟，检查零件间的干涉。主要体现在齿轮或者其他传动装置上； 4. 具有最快速的有限元分析功能。Cosmos works
2. 在线教程人性化功能
启动软件时会显示『欢迎使用SolidWorks 2004』小界面。包括在线教程、新建文件和打开文件等功能。
3. 三种文件建立形式
启动时新建菜单里提供了三种新建文件的形式——零件图、工程图和装配图，根据不同形式的文件提供相应的界面。
河北建筑工程学院
第二章 SolidWorks2004概述
3. 三种文件建立形式
启动时新建菜单里提供了三种新建文件的形式——零件图、工程图和装配图，根据不同形式的文件提供相应的界面。
河北建筑工程学院
第二章 SolidWorks2004概述
界面介绍 1. 首创特征树功能（屏幕左侧）
能够将设计或装配过程的每一个操作步骤记录下来，方便修改和查看。例2－1（零件）、 2－2（装配体）