电子设备机箱散热仿真分析
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来源：《数码设计》2020年第08期
摘要：通过对电子设备加固机箱的主要热源分析，从基本原理出发，对 PCB 板、元器件、导热板和机箱外壳等方面提出具体的热设计思想及实施方法，并使用6sigmaET软件对系统热设计进行了优化仿真。仿真和试验结果表明，热设计方案结构合理，能较好地满足电子设备机箱的散热要求，能够准确可靠地运行。
关键词：电子设备;热分析;6sigmaET
中图分类号：TN606;文献标识码：A;文章编号：1672-9129（2020）08-0044-01
引言：电子技术的快速发展，使得他在军用和民用的多个领域有着广泛的应用。随之而来的集成化引起的热流密度增大问题，散热问题是当今的重要研究方向。为保证电子设备能在各种环境下稳定、可靠的工作，热设计就十分重要。
本文基于计算流体力学（CFD）和6sigmaET软件对某电子设备机箱进行了数值仿真分析，仿真与试验结果的对比证明了理论计算和数值仿真结果的可信度，为优化和改善机箱的散热方案提供了有效的数据。
1;机箱结构
为保证机箱正常、稳定的工作，机箱采用密闭结构形式，機箱外形尺寸为187mm×124mm×352mm（宽×高×深），内部插件采用模块化设计，与机箱背板采用盲插形式。三个模块的热耗分别为60W、10w、10W，整个机箱的总体热耗为80W。
各模块通过锁紧机构与机箱导轨槽紧密接触，把热量传递至机箱壁。机箱通过右侧铣加工翅片的散热器加大散热面积，加大散热面积。在机箱后部安装具有防水功能的风扇对翅片进行强迫风冷散热。
2;机箱传热类型 该机箱主要采用传导和对流两种方式。
热传导的基本定律就是傅里叶定律，其公式为：
式中，λ为导热系数，单位为W/（m·K）;A为垂直于导热方向的截面面积，单位为m2;tnn-为温度梯度矢量，单位为K/m;Φ为热流量，单位为W;q为热流密度，单位为W/m2。
科技创新导报2019 NO.26Science and Technology Innovation Herald工业技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald117DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.26.117基于Icepak的某电子机箱大功率模块 散热分析与优化王立 周玉杰(中国电波传播研究所 山东青岛 266107)摘 要：电子机箱大功率模块的散热是产品设计中的一项重要环节。通常机箱中散热器结构采用型材散热器。本文以某电子机箱强迫风冷的散热分析为例，利用Icepak软件对该机箱结构建立数学模型，进行温度场与风速场的仿真计算，通过计算结果与风道特性分析，在不过多增加加工成本的前提下对散热器结构进行优化，从而提高散热性能。关键词：Icepak 型材散热器 散热分析 强迫风冷中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)09(b)-0117-03随着电子产品的集成度及组装度的不断提高，产品内各种模块的功耗也在不断增加，尤其是大功率模块，如果不进行有效合理的散热，会造成大功率模块在工作过程中失效甚至损坏。大功率模块的散热问题是电子产品热设计中的关键。强迫风冷散热工作可靠，易于维修保养，成本相对较低，所以在需要散热的电子设备冷却系统中被广泛采用，同时也是大功率器件采取的主要冷却方式[1]。其核心部分就是风扇和散热器。在当今提倡降低成本的大环境下，型材散热器成为了散热结构的首选。1 电子机箱的仿真模型本文中电子机箱为标准3U机箱，由前面板、后面板、左右侧面板及上下盖板组成，材料均为铝合金。型材散热器安装于机箱中部，风道为独立风道，各模块紧贴散热器基板安装。两个风扇安装于后面板左右两侧，内部安装两个通风罩，将散热器风道与风扇连接起来。由于某些模块功耗较小，因此模型简化为仅考虑功耗较大的两个大功率模块及一个控制模块，并且两个大功率模块均安装在风扇直接抽风的风道上。如图1所示，其中图1（a）为机箱三维模型，图1（b）为机箱仿真模型。机箱计算区域尺寸为：460mm×424mm×132mm。各个模块的参数如表1所示。型材散热器的外形尺寸为：402mm×356mm×45mm，基板厚度为6mm，翅片厚度2mm，间距8mm，高度23mm。风扇的选型依据是由经验公式计算出散热所需的风量，根据该风量来选择风扇。所需风量的计算公式为：tCWQp∆=ρ (1)式中：Q为所需风量(m3/s)；ρ为空气的密度(kg/m3)；Cp为空气的定压比热(J/kg·℃)；W为整机功耗(W)；Δt为空气的温升(℃)，文中温升取值为30℃。实际情况中由于风阻的存在，风扇并不是工作在最大风量处的，因此风扇工作点的风量值小于风扇最大风量值。选择风扇时，风扇的最大风量值一般按计算所得风量值的两倍以上取值。通过计算及适当的放大余量，选择型号为Sanyo-Denki.109E5712K502的轴流风扇，该风扇的 大功率模块1大功率模块2控制模块风扇风罩进风口 （a）三维模型 （b）仿真模型图1 机箱模型Copyright©博看网 . All Rights Reserved.科技创新导报2019 NO.26Science and Technology Innovation Herald工业技术
基于proe的服务器机箱散热分析
首先介绍了服务器机箱的主要发热位置与基本情况，根据实际情况在三维仿真软件内进行热力学建模。通过设置相应的发热负载和相应的散热传导和对流情况设置来进行分析同时获得结果为机械的优化设计提供参考。
标签：机箱 pro/e 热力分析
1 概述
近年来，结构优化设计开始应用于工程优化设计中，并形成了专门研制工程优化设计软件。热力学就是用来处理热平衡系统的学科，它不能用来预测热环境可变的系统。而一个平衡的热系统，就被视为处于“稳态”。而热传导学则被用来预测在特定条件下，热环境发生变化的速率。物体不在热平衡的环境中，这就被说成是处于“瞬态”。因此，当物体突然受到环境中的温度变化之前，物体是处于平衡温度条件下的。然后又处于一个不稳定状态。多数的结构问题仅牵涉零件或组件的稳态热传，这种类型就是“稳态热力分析”。本文通过对机箱的发热情况进行分析为机械的优化设计提供参考。
2 服务器机箱建模
据机箱结构设计要求、风道设计要求和防辐射设计要求我们先完成一个宽，高，深分别为75mm，400mm，390mm
的模型。通过简化如图1。
3 热力学环境的设定
在热力学载荷分析时先确定相应的材料物理属性，选择了STEEL（钢）作为材料的特性质量密度（Mass Density）为7.82*10-6 kg/mm 热扩张系数（Coefficient of Thermal Expansion）为1.17*10-5，然后假设一个热载荷（1.3Btu/h=1.3*0.252=0.3276kcal/h）来自太阳和地表，并传递到机箱表面。然后再模拟来自散热器的热输入，规定一个温度45℃。
热量的扩散可能主要是来自于散热风扇。所以我们施加对流条件，假设一个7.62km/h的空气流通过此机箱，导致在机箱外壁表面生成一个强制对流条件。
4 热力学分析
热力分析分为：稳态模式，即计算约束集和一个或多个热载荷的稳态温度反应。约束集可以包括一个或多个指定温度和（或）对流的条件。瞬态模式，即在不同的时间状态下，计算模型的温度和热流，以反映一个或更多任意热载荷和约束集。必须指定至少一个载荷或一个约束集。我们分析稳态情况。进入热力模块
第２８卷第３期 ２０１３年６月 光电技术应用 ＥＬＥＣＴＲＯ—ＯＰＴＩＣ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ＶＯ１．２８．Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ，２０ｌ３
．测试、试验与仿真・
电子设备机箱散热仿真分析
苏世明，李 伟
（东北电子技术研究所，辽宁锦州１２１０００）
摘要：针对一个具体的电子设备，分析机箱内部的传热类型，采用专业的热分析软件Ｉｃｅｐａｋ对其进行稳态热仿真，求解封 闭结构达到热平衡时的温度场，指出内部器件温度超过允许温度上限的原因，提 两种改进结构形式的措施，重新计算在前后面 板开通风孔散热的机箱内部温度场。计算结果显示，内部器件最高温度在允许Ｔ作范围内，从而有效降低了电子设备机箱内温 度，保证设备稳定可靠 作，提高结构设计与改进的效率。 关键词：电子设备；热分析；Ｉｃｅｐａｋ 中图分类号：ＴＮ６０６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—１２５５（２０１３）一０３－００６４－０４
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｈｅａｔ Ｅｘｈａｕｓｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｈａｓｓｉｓ
ＳＵ Ｓｈｉ—ｍｉｎｇ。ＬＩ Ｗｅｉ
（Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎ ｃｈａｓｓｉｓ ｆｏｒ ｏｎｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ・ Ｓｔｅａｄｖ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｉｃｅｐａｋ．Ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒ—
ａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｂｌｏｃｋｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｇｅｔｔｉｎｇ ｈｅａｔ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ，ｒｅａｓｏｎｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｉｎｎｅｒ ｄｅｖｉｃｅｓ ＩＳ
