基于FLOTHERM软件热设计仿真-自冷散热分析
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FLOTHERM在液冷散热器设计及优化中的应用艾默生网络能源有限公司(Emerson Network Power Co.,Ltd)黄昆问题的提出热容量大散热器及换热器的安装更加灵活噪音小,静音环保。
液冷系统具有优秀的灵活性,可以实现分离式的散热,即可以灵活把热交换器放置在距离热源较远的位置,以降低设备的噪音。
能够真正做到完全密封,防尘、防水。
散热器重量轻、体积小。
液冷散热技术特别适合于高功率密度的场合:冷却功率大于3KW以上,冷却区域的热流密度大于100W/cm2,热阻小于5℃/kW。
液冷散热器为液体冷却回路中最重要的吸热单元,对液体冷却回路的传热效率、可生产性、制造成本至关重要,液冷散热器的优化设计为液冷散热设计的关键技术之一。
散热器散热途径影响液体冷却散热的关键因素功率器件下方的流道数流道与散热器上盖板的距离不同尺寸的流道不同形状的流道流道内部密闭情况冷却回路的流量分配的均匀性以上为影响液冷散热器的主要因素,散热器的优化主要从这些因素入手,利用FLOTHERM软件可以方便、快捷、准确的实现液冷散热器的优化设计。
仿真分析模型外形尺寸:300mm(L)×200mm(H)×31mm(T)材料:6063/LF21冷却工质:40%EG :60% DI Water生产工艺:铣槽+焊接;型材+焊接仿真分析的关键点及使用技巧合理的模型简化原则;进出水口与计算域的处理方法;进水口管内流速的处理;流道加工死角的处理;网格划分技术;Z模块周围加密网格。
Z取消网格平滑过渡选项;冷却液参数的处理;Cutout功能的应用技巧;收敛技术功率器件下方流道数对散热器性能的影响1:两流道散热器2:三流道散热器,增加一条回水流道功率器件下方流道数对散热器性能的影响两流道散热器表面温度三流道散热器表面温度仿真结果表明:三流道方案较两流道方案散热效果要好,同样的条件下,散热器表面的最高温度下降了约14℃。
流道与散热器上盖板的距离对散热器性能的影响流道向散热器表面移动5mm 仿真分析结果:流道向散热器表面移动5mm,散热器热点温度降低2.2℃,表明流道越靠近IGBT越好。
FloTHERM方案1. 购买FloTHERM的必要性:随着电子设备使用环境多样化、设备小巧化、热耗上升化、功能多样化等的发展趋势,而热温是电子设备产生故障率的主要因素,所以发热问题被确认为是电子设备结构设计所面临的三大问题(强度与振动、散热、电磁兼容)之一。
FloTHERM是解决电子设备散热问题最专业的仿真软件,能在最短的时间内解决电子设备的散热问题。
密闭机箱里有发动机、电路板以及大量的电子元器件,这些电子设备在工作运行中,将产生大量的热,尤其是在单位面积内,热流的密度会非常的大,而这些热量如果不能及时散去,将影响其正常使用,并对整个操作设备造成不可估量的影响,高温甚至会损坏这些电子设备,造成不必要的浪费,增加我们的企业成本。
针对以上的问题,应用专业的散热分析软件FloTHERM可以做到:A对密闭机箱里的所有热源进行详细的分析;B 对机箱里的热量、热流动状态等进行定量分析;C 对机箱里的电子元器件进行合理布局;D很好地解决密闭机箱里的散热问题;E 避免密闭机箱里潜在的散热问题……2. FloTHERM的功能特点:FloTHERM的适用范围:元器件级:芯片和器件封装级热分析和热设计;板级和模块级:PCB板级和模块级热分析和热设计;系统级:机箱机柜等系统级散热方案的选择优化、散热器件的选型;环境级:机房、外太空等大环境的热分析及热设计2.1 完整的智能部件库,覆盖了与热设计有关的全部电子部件;2.2 多级参数化智能电子器件,同一项目可提供简约模型和详细模型;2.3 与Windows资源管理器风格一致的项目管理器,可以用拖拽方式管理项目;2.4 CAD风格的图标模型菜单,设计师按照设计习惯快速建模;2.5 多重嵌入式局部化网格,在确保计算精度的同时,可大大提高计算效率和处理复杂结构的能力;2.6 模型与网格动态关联,建模和网格一步完成;……3. FloTHERM及代理商的优势:3.1 FloTHERM软件的优势:FloTHERM作为全球第一款专业从事电子热设计的仿真分析软件,具有非常大的优势:(1)核心热分析模块:简单的建模方式:节省建模时间;笛卡尔网格:加快计算速度;集成的经验公式:加速计算并保证准确度;(2)结果动态后处理模块:简单的操作:节省后处理时间;丰富的结果表现形式:方便项目人员的协作沟通;(3)优化设计模块:先进的优化算法:保证优化结果的可靠性;目标驱动的自动优化设计:减少工程师的工作量;(4)标准IC封装模型库:丰富的IC模型:方便下载以减少建模时间;欧盟资助的生成模型算法:保证模型准确度;(5)通用CAD软件接口模块:支持多种模型格式:适用范围广泛;方便的操作:缩短建模时间;(6)通用EDA软件高级接口模块:支持多种EDA格式:方便电子工程师与热工程师协同工作;包含走线、器件参数、过孔等详细信息的模型读入:保证模型准确性;准确的模型简化方法:保证结果准确度的同时减少计算时间。
基于Flotherm的某机载设备热仿真分析发表时间:2017-08-08T17:51:37.010Z 来源:《电力设备》2017年第10期作者:李新亮[导读] 摘要:热设计对提高电子设备运行的可靠性具有十分重要的意义,是电子设备结构设计中的重要环节。
(中国电子科技集团公司第二十研究所陕西西安 710068)摘要:热设计对提高电子设备运行的可靠性具有十分重要的意义,是电子设备结构设计中的重要环节。
本文首先简单介绍了电子设备传热类型,然后利用热分析软件Flotherm通过建立计算模型、边界条件、网格划分等,对某机载设备进行仿真分析,得到了温度分布,为该设备热设计提供理论参考,同时本文对于应用该软件分析其他电子设备热性能具有一定的参考意义。
关键词:电子设备;热仿真分析;Flotherm1引言随着电子技术的高速发展,电子设备朝着集成化、设备小型化等方向发展,由此使得电子设备过热的问题越来越突出[1]。
研究表明65%的电子设备失效是由温度过高引起的,过热是电子设备损坏的主要形式,严重限制了电子产品性能及可靠性的提高,降低了设备的工作寿命。
在产品设计阶段对其进行热仿真,能够确定模型中的温度分布,找出模型中温度最高点,从而改进结构设计,能够有效减少设计费用,缩短设计周期,提高产品的可靠性。
2 电子设备传热电子设备热传递主要有热传导、对流换热和辐射换热三种方式[2]。
热传导,是其于傅里叶定律,一般发生于同一种物质之中的传递;对流,可分为自然换热是流体流过某物体表面时所发生的热交换过程对流和强迫对流,对流一般发生于流体中。
辐射是物体以电磁波形式传递能量的过程。
3热仿真分析热仿真分析就是根据分析对象建立热分析模型,并设定模型各种属性、环境条件、功率大小等因素,模拟计算出温度场等数据,从而对其分析研究[3]。
该型设备工作温度为65℃,本文采用热分析软件Flotherm对该型电子设备高温工作时的温度场进行仿真分析。
3.1建模该机载设备为一密闭电子设备,包括一块PCB处理板及铝合金壳体。