Flotherm中的接触热阻的设置与验证

Flotherm中的接触热阻的设置与验证
相信大家在使用Flotherm时都会碰到如何设置固体与固体之间的接触热阻的问题，软件对此也给出了非常方便的设置。

下面给出了设置的过程与验证结果。

首先以软件自带的Tutorial 1作为研究对象，然后分别对模型中的Large Plate 和Heated Block取Monitor（位于对象的中心）。

测量Heated Block的尺寸，Length=40mm，后面将会用到该参数。

对模型不做任何更改，直接进行计算。

下图是模型的表面温度云图，从Table 里可以知道Monitor的最终温度值。

THeated-Block=78.8552, TLarge-Plate=77.9205
接下来，开始设置接触热阻。

对Heated Block进行Surface操作，在Surface Finish对话框中新建一个Surface属性22，然后在Surface Attribute里的Rsur-solid 中进行设置。

这里，希望在Heated Block和Large Plate之间的添加一个1°C/W的接触热阻，而Rsur-solid的单位是Km^2/W，其实就是(K/W)×(m^2)，即所需热阻值与接触面的面积。

前面知道，Heated Block是一个边长为40mm的正方形，面积即为0.0016m^2，所以，这里需要输入的值就是：
1°C/W×0.0016m^2=0.0016Km^2/W。

Heated Block与Large Plate的接触面出现在Heated Block的Xo-Low面上，就需要在Surface Finish对话框中的Attachment的下拉菜单中选择Xo-Low。

设置完成后，不再对模型做任何操作，直接进行计算。

下图是模型的表面温度云图，从Table里可以知道Monitor的最终温度值。

THeated-Block=85.7831, TLarge-Plate=77.4179
将仿真结果制作成下表（Heated Block的功耗为8W）：
首先，这里需要澄清一些事实：热到底是如何被带走的，接触热阻到底会对什么产生影响。

Heated Block是热源，热的源头，产生的热分为两部分消散在空气中（不考虑辐射，Radiation Off）：一部分从Heated Block传递给Large Plate，被自然对流带走；另一部分是被Heated Block自身的自然对流带走。

这样，无论是否存在接触热阻，都是相同的热传递给了Large Plate（能量守恒，除非Heated Block表面温度更高导致的其自然对流带走的能量的增大）。

因此，接触热阻不会对Large Plate有什么影响，也就是说两种情况下Large Plate上的温度值和分布应该是相同的（77.9205和77.4179）。

这样看来，接触热阻只会对Heated Block有影响（在原来温度上有大约8°C的温升，由78.8552到85.7831）。

由此看来，在实际的仿真过程中，既可以通过上述的方法来添加接触热阻，从而在仿真结果中直接引入接触热阻对热源温度的影响，也可以先忽略接触热阻，然后再在计算结束后，根据经验在热源的结果上叠加一个温升来代替接触热阻的
影响。

为了进一步验证上面的分析，将计算结果相关的数据拷贝出来制作成下面的表。

表1：没有接触热阻的分析结果
表2：有接触热阻的分析结果
Mean S-S Surface Temperature表示的是Heated Block和Large Plate接触面上的平均温度值。

表1中，ΔT=78.398-78.398=0，表2中，ΔT=85.221-77.904=7.317°C，也就是由接触热阻产生的温差为7.317°C。

从能量的角度，表1中，从Heated Block 进入到Large Plate中并被其自然对流带走的能量为7.428W，表2中，从Heated Block进入到Large Plate中并被其自然对流带走的能量为7.317W，而Heated Block 自身自然对流带走的能量分别为为0.572W和0.683W（前者小于后者，就是因为接触热阻导致Heated Block的温度升高，从而使其自然对流的能力增强）。

根据热阻的定义：
R=ΔT/P
Rsur-solid=7.317°C/7.317W=1°C/W
正好是所设置的值。

Result_NO_Resista
nce.xlsx Result_With_Resis tance.xlsx。