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基于FLOEFD的电子设备机箱的热仿真分析摘要:随着电子设备的集成度逐渐提高，电子产品的热流密度也越来越大，散热问题是目前电子设备结构设计中首要要考虑的问题。
本文以某电子产品机箱为例子，介绍了基于FLOEFD软件对其进行热分析的仿真过程，并且简要介绍了仿真过程中的一些经验应用，对于工程中使用该软件进行机箱热性能分析具有一定的参考意义。
关键词电子设备热分析FLOEFD0、前言电子设备机箱被广泛应用于国防和民用的各个领域。
随着电子技术的飞速发展，机箱的热流密度越来越大，这对机箱的热设计提出更高的要求，机箱内各模块的电子元器件一旦温度过高便无法可靠地工作。
据研究表明，电子设备失效的原因有55％是由温度引起的[1]，过热损坏是电子设备失效的主要形式。
根据阿伦纽斯模型显示，器件温度每升高10℃，其失效率就会增加一倍[2]。
因此在机箱的结构设计阶段就需要考虑机箱的热设计。
目前设计师在产品设计阶段主要运用热仿真软件对产品的热特性进行分析，以规避产品未来可能遇到的散热问题。
目前主流的热仿真软件FLOEFD, Flotherm, ICEPAK在工程热分析中有广泛的应用。
本文以FLOEFD为仿真软件，分析了某电子设备机箱的热仿真过程和结果,验证器件在给定的环境和热负荷条件下是否能正常工作，对于不能正常工作的器件，提出改进措施。
1、机箱的结构布局机箱主要由上板、底板、左右侧板、前后盖板及6个插件组成，如图1 所示。
图1 机箱结构布局机箱的热设计以星体结构热传导为主，通过机箱安装面传导散热，以空间环境热辐射为辅，通过机箱外表面辐射散热。
插件按排列顺序和母板的划分，垂直插入各自的导轨槽内，然后采用锁紧装置锁紧。
插件内的印制板嵌入铝散热盒，尺寸略小于散热盒尺寸。
同时选择热导率高、有利于导热的多层板设计且在大功耗元器件与散热面之间填充了导热填料。
机箱热分布情况如表1 ：表1 机箱热分布情况表2、热仿真模型与仿真方法分机工作的最高环境温度：45℃、真空，热沉温度45℃，在图1中的下底面。
公司简介：FLOMERICS 公司创立于1988年，是一家在伦敦股票交易所上市的上市公司。
2006年，FLOMERICS 公司收购了以研发流动和传热的仿真技术见长的NIKA GMBH 公司。
NIKA 为全球领先的流体力学软件供应商，总部位于德国法兰克福。
NIKA 研发中心位于俄罗斯莫斯科,有60余名研发工程师致力于研发工程化的流体动力学软件。
EFD （Engineering Fluid Dynamics Laboratory ）为NIKA 的旗舰产品，是新一代流体动力学分析的革命性工具。
软件采用全新技术,专为从事与流动、换热相关产品开发的设计工程师提供尖兵利器。
EFD 相比于传统CFD 分析软件，对工程师的要求大大降低，不具备专业热流体与数值计算知识背景的普通产品设计工程师也能快速掌握使用。
全球化公司：FLOMERICS 公司在全球10几个地方拥有研发中心，在40几个国家和地区都有分支机构或分销商从事市场与技术支持，其中英国、美国、法国、德国、意大利、瑞典、中国、日本、韩国、新加坡、印度等地区都拥有全资分支机构或代理商，覆盖了全球所有主要的电子生产、研发地区。
总部：英国伦敦研发中心：伦敦、诺丁汉波士顿、硅谷法兰克福布达佩斯莫斯科班加罗尔技术服务：FLOMERICS 公司中国代表处作为软件原厂，代表英国总部全面负责中国大陆的业务和技术支持工作。
作为原厂商，我们仅销售FLOMERICS 公司的软件产品，并配备了由FLOMERICS 公司认证的专业工程技术支持人员为国内用户提供完善的售前和售后技术服务，同时也可以得到FLOMERICS 公司全球技术专家的支持。
FLOMERICS 公司一贯非常重视技术服务，我们坚定在全球任何一个地区开展业务之前都会遵循一个原则：那就是在配备好具有专业技术的工程师后才开始该类产品的销售，并且自始至终将良好的服务提供给每一位支持我们的客户。
匈牙利、瑞典、日本中国新加坡、以色列、日本、韩国、中国台湾澳大利亚EFD是无缝集成于主流CAD软件中的通用CFD分析软件，EFD分析：包括CAD模型建立、自动网格划分、边界施加、求解和后处理等都完全在CAD软件界面下完成。
热-应力耦合结构灵敏度分析方法
顾元宪;赵红兵;陈飚松;亢战
【期刊名称】《力学学报》
【年(卷),期】2001(033)005
【摘要】研究稳态/瞬态热传导灵敏度分析、以及热与机械荷载同时作用的热结构应力灵敏度分析问题.考虑了温度场随设计变量的变化及其对热应力的影响,提出温度场与结构热应力耦合问题的灵敏度计算方法.特别指出了热-应力耦合灵敏度分析中温度场导数的影响,说明了在热-应力耦合结构灵敏度分析中必须考虑耦合灵敏度.在应用软件系统JIFEX中实现了所提出的方法,数值算例验证了灵敏度算法的精度.【总页数】7页(P685-691)
【作者】顾元宪;赵红兵;陈飚松;亢战
【作者单位】大连理工大学工程力学系,;大连理工大学工程力学系,;大连理工大学工程力学系,;大连理工大学工程力学系,
【正文语种】中文
【中图分类】O3
【相关文献】
1.基于热固耦合预应力的发动机叶片模态分析方法 [J], 李春旺;王澈;李强;武晓亮;张忠平
2.热结构稳态响应的耦合灵敏度分析方法 [J], 顾元宪;刘涛;亢战;赵国忠
3.热结构瞬态响应的耦合灵敏度分析方法与优化设计 [J], 顾元宪;刘涛;亢战;赵国忠
4.热固耦合风力机齿轮传动结构的拓扑可靠性灵敏度分析 [J], 关新;王帅杰;赵琰;殷孝雎;王宇宁
5.齿轮啮合热弹耦合应力的可靠度灵敏度分析 [J], 岳立新
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进入FloEFD.Pro 9打开一个组装好的零件（也就是所要分析的零件，后缀一般是.asm）在菜单里flow analysis（EFD内嵌到Pro/E中的模块）选择下拉project-Wizard然后出现下图菜单，一般是创建新的，取好名字，然后next(其实操作步骤跟左边的input data 里面流程一样的)修改到所要的单位制分析类型选择internal or external,下面的热传导与辐射选择。
流体选择，空气还是其他流体，再后面是实体材料选择，一直到后来选择环境条件，最后是网格划分选型（网格的粗细）初始条件选择好以后，点击finish.在pro/e菜单第四排，后面多一出一个菜单（红色部分）[如果是打开已经加载好初始条件的模型，就会直接到下图]菜单中的第一个computational domain是网格外包边界，里面的菜单添加都是用右键操作。
Fluid subdomians, solid materials, boundary conditions,radiative surfaces, goalsFan和heat在要插入里面加载，然后求解，菜单中的第一个computational domain是网格外包边界，右键编辑Fluid subdomians，流体所过的管道，选择进口面，注意设置初始条件solid materials给各实体附材料。
boundary conditions，主要是Fluid subdomians配合，一般选择在流体进入管道口，加载流量、流速、压强等。
加载热源，在insert里面，（风扇之类都在这里加载）radiative surfaces, goals和选择比较简单，加载完毕后，solve求解。
同步CFD——FloEFD简介发表于2012-10-8 15:51:32 |只看该作者|倒序浏览|(楼主)2012-08-24 09:03:53 作者：明导(上海)电子科技有限公司MAD机械分析部门来源：CAD/CAM与制造业信息化•屡次获奖的FloEFD是CFD的新分支——同步CFD的应用产品。
FloEFD是一款功能齐全的通用CFD工具，与Inventor、SolidEdge、SolidWorks MCAD系统集成。
FloEFD处理仿真过程中的每一步——直接使用三维CAD数据准备分析模型，生成网格，求解和结果可视化——所有步骤包含在一一、概述屡次获奖的FloEFD是CFD的新分支——同步CFD的应用产品。
FloEFD是一款功能齐全的通用CFD工具，与Inventor、SolidEdge、以及其他主流MCAD系统集成。
FloEFD处理仿真过程中的每一步——直接使用三维CAD数据准备分析模型，生成网格，求解和结果所有步骤包含在一个程序包内。
FloEFD与传统CFD软件都基于同样的数学原理，但是FloEFD拥有的7大关键技术将之与传统CFD软件区别开来，使得它使用起功能更强大，结果更精确。
结合用户的MCAD软件，FloEFD带来无限强大的仿真能力：提高产品性能、功能和可靠性;减少物理原形和制作成本;将设计误化。
1.对于工程师而言FloEFD是专为工程师开发的工具，所以它最贴合工程师的工作方法。
FloEFD使用起来非常简便——实际上，很多用户仅参加更少时间的培训，就可以操作FloEFD。
因为FloEFD直接使用原始固体模型进行模拟分析，用户可以节省大量的时间和精力。
简言之，FloEFDPro帮助用户优化产品性能和功能，减少样机成本，而完成这一切，并不需要工程师成为一个全学专家。
工程师实施的分析项目，如图1所示。
2.对于CFD专家而言FloEFD与传统CFD软件共存，将增强用户的整体生产力。
当设计工程师掌握了利用FloEFD直接使用CAD模型进行一流的CFD分CFD专家就可将时间和精力集中于研究和概念设计。
Pro / MECHANICA有限元分析上机指导（野火版）Pro / MECHANICA介绍Pro/MECHANICA是PTC公司提供的一套CAE（Computer Aided Engineering, 计算机辅助工程）软件包，用于帮助设计者进行产品机械性能的分析和仿真，从而优化产品设计。
它由以下三个模块组成：Ÿ Structure 结构分析模块Ÿ Thermal 热特性分析模块Ÿ Motion 运动分析模块Pro/MECHANICA提供两种调用方式：Ÿ Integrated Mode 集成模式在Pro/Engineer环境中使用Pro/Mechanica模块，点击菜单ApplicationàMechanica。
集成模式拥有Pro/Mechanica的大部分功能；能随时从Mechanica环境返回Pro/Engineer环境，从而灵活地获取和修改设计参数，使用方便高效。
Ÿ Independent Mode 独立模式从程序菜单中独立调用Pro/Mechanica模块，ProgramàPro/Mechanica。
独立模式功能更为强大；Pro/Engineer中设计的模型可以导入Pro/Mechanica中进行分析，但Pro/Mechanica中得到的各种分析结果无法再导入Pro/Engineer中，因而参数的修改不如集成模式灵活，交互性较差。
Structure模块介绍Structure模块进行产品的结构分析。
Structure可以处理三种设计任务（Design Study）：Ÿ Standard即是通常意义上的“有限元分析”。
为缺省设计模式，最为常用。
Ÿ Sensitivity参数特性分析。
模型的设计变量可能存在一个变化范围，如孔径的大小，正方体的边长等。
它们的变化将对零件的应力分布、变形等产生影响。
通过Sensitivity design，可以建立设计变量与应力等控制目标的联系，从而方便设计者了解设计变量对控制目标的影响情况。
