FLOTHERM10.1基于FLOW SIMULATION自然对流热分析教程(30WLED)
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基于solidworks flow simulation的led参数化研究(佛山众泰信息技术有限公司)摘要:本文针对led灯的散热设计而进行cfd,在solidworks的环境下对led灯进行三维特征建模,装配,采用无缝集成的流体分析软件flow simulation,对整个led模型进行有限体积分的网格划分,温度分布分析和探测,以及参数化的研究。
让工程师提前预知产品的缺陷,直观清楚地看到散热效果,优化散热结构。
从而缩短产品上市时间,降低成本,组建企业led的仿真实验室。
关键词:led flow simulation 流体散热佛山众泰solidworks随着电子产品的功能不断提升,体积不断缩小,经常工作在高温封闭的恶劣环境中,电子产品的散热问题日益突出。
跟据相关资料,由于散热问题导致的电子产品失效占到了55%。
电子元件的故障发生率是随工作温度的提高而呈指数关系增长的,研究资料表明:单个半导体元件的温度每升高10℃,寿命减少一半。
软件介绍solidworks flow simulation为无缝嵌入solidworks中的流体仿真软件,是新一代流体动力学分析革命性工具。
软件采用全新技术,专为从事与流体,换热相关产品开发的设计工程师提供了神兵利器。
技术知识:热量传递的三种基本方式:导热、对流和热辐射。
传热学基本原理——对流,对流分为自然对流和强迫对流两大类。
自然对流是由于流体冷、热各部分的密度不同而引起的。
强迫对流是由于泵、风机或其他压差作用所造成的。
本例属于自然对流。
设置向导设计参数运行结果:通过剖面视图查看到每个点的温度,探测到仪器很难侧到的位置通过表面图可以查看到温度分布情况通过流体轨迹可以查看到模型的热量是如何散出去目标图:每个部位温度变化情况LED1 LED2PCB 温度散热翅片通过软件计算数据得出led芯片LED1 跟LED2的最大温度为91.09℃跟91.06℃,PCB板的最大温度为54.50℃,散热翅片的最大温度值为67.67℃。
flotherm空气对流换热系数的设定我做过热测试,用FLUK实时监控测试点的温度,基本上很少有冲很高的。
仿真计算的是稳态,前面的冲高可以忽略不计。
如果是瞬态就要全程监控温度。
我只知道静止空气对流换热系数一般为6W(m^2*K);Flotherm中一般都是这么设定的;对流换热系数大致范围:对流换热现象换热系数W/m2.K空气自然对流3~10气体强迫对流20~100水自然对流200~1000水强迫对流1000~15000牛顿方程:q=aS(tf-tw) q为对流换热的热流,a为换热系数,S 为固体壁面换热面积,tf 为流体温度,tw为固体壁面温度。
对流换热系数a与流体的物理性质、流动状态和速度、固体壁面物理性质、形状位置都有关,比如同样的流体在紊流和层流时换热系数就不一样,所以不同情况下对流换热系数a是不一样的,书上的一些换热系数是通过实验方法得到的一些大致范围,供大家参考,自己随意输入一个换热系数是不科学的,flotherm里面应该内置计算公式来根据具体情况去自动求解流体与壁面间的换热。
当然要设置!我询问了美国同事,mild steel的enclosure,top surface设8,bottom surface设4,side surface 设6我知道你说的公式,可是公式里的那几个参数你能否准确知道?比如雷诺数、普朗特数、特征尺寸?如果没有准确数值,自己算出来的换热系数就不一定对了。
另外,不同的情况下,雷诺数、普朗特数、特征尺寸都是不一样的,当然换热系数也不一样了,我不知道“空气对流换热系数一般为6W(m^2*K)“这个结论依据的是不是实验得出的数据。
不过,你可以问问那些做案例的高手,请他们帮忙解释一下。
谢谢你给出的经验数值我觉得需要设置的情况是求解区域和设备壳体外表面重合时,也就是求解区域刚好包住设备壳体时,才需要设置壳体外表面与周围环境的换热系数,当求解区域远大于设备壳体外形时,不需要设置(当然设置也没事,因为不起作用),我平时就将求解区域设置较大,这样的缺点是求解网格较多,求解时间长,好处是能对周围空气状况有了解。