用flotherm對簡單的封閉式設備進行熱仿真]

1、用flotherm4.2對簡單的封閉式設備進行熱仿真一 設備介紹1.1 設備概述該設備為一臺工業(yè)級的電子設備，用途不祥，型號不祥。1.2 設備特征圖1.1 A型機外型圖1) 設備的大小為423mm（W）×88mm（h）×370mm（L）；2) 設備為密封式設備，密封程度防雨淋；3) 機殼用鋁合金（2A12）焊接而成，殼體和殼蓋選擇在整機的上部分分型，搭接面填充的非導熱材料；4) 機殼的兩個側(cè)板與蓋板均銑有散熱槽。二 設備組成與工作環(huán)境2.1 設備內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2.1 A型機內(nèi)部構(gòu)造圖2.2 內(nèi)部特征1） 內(nèi)部組成設備由三個模塊組成，即主板、控制板、電源模塊?？刂瓢逋ㄟ^板間連接

2、器扣在主板的上方。2） 模塊功耗設備的整機設計功耗為50W，實測功耗為35W，其中各個器件的設計功耗如下表所列：序號名稱功耗所在位置數(shù)據(jù)來源1主板22實測值2控制板4實測值3電源10計算值4芯片11011主板中心，Top設計值5芯片11453主板右下角，Top設計值6芯片82453控制板中心，Top設計值7電源模塊8電源中心，Bottom經(jīng)驗值表2.1 功耗列表 2.3 散熱方法 圖2.2 A型機內(nèi)部散熱圖1) 用110導熱板將芯片110的熱量傳導至機殼底板上；2) 用8245導熱板將芯片8245的熱量傳導至機殼側(cè)壁上；3) 在1145上放置一個鋁材散熱片；導熱方式4) 電源模塊直接貼在機殼底

3、板上，通過機殼底板散熱；5) 導熱板的材料采用合金鋁（3A12），采用折彎成型方法；6) 鋁表面之間采用厚度為1mm的導熱膜導熱，接觸壓力由連接螺釘?shù)木o固力產(chǎn)生；7) 鋁表面和芯片表面采用厚度為1mm的導熱膜導熱，導熱膜的變形量為0.7，從而產(chǎn)生接觸壓力；8) 除與接觸接觸位置的表面粗糙度為3.2外，其余均為12.5。2.4 工作環(huán)境1) 設備的工作溫度上限為55；2) 設備所處環(huán)境的空氣會有不同程度的紊流。三 仿真過程中的參數(shù)設置3.1 環(huán)境參數(shù)1) 求解范圍：600mm（W）×200mm（h）×50mm（L）機箱尺寸，設備位于求解區(qū)中心；2) 環(huán)境溫度：55；3) 空氣

4、導熱率：10 W/m2K 【停滯空氣的導熱率為5 W/m2K】3.2 建立模型圖3.1 設備模型圖1) 假設設備外殼為壁厚為4mm的空心殼體，忽略蓋板與側(cè)壁上的散熱槽，忽略其他結(jié)構(gòu)要素；2) 忽略設備內(nèi)部線纜造成的阻尼；線纜阻尼3) 忽略設備內(nèi)部線纜在工作工程中的功耗；線纜功耗4) 設備內(nèi)部的大器件，如濾波器，在建模時設定為無熱量、不導熱的固體；5) 設備內(nèi)部的小器件，如磁環(huán)、走線板等，在建模時忽略。（主板、芯片、電源模塊、電源）3.3 電氣件參數(shù)設置1）主板參數(shù)厚度：2.5mm；導電材料：庫內(nèi)材料copper（pure）；非導電材料：庫內(nèi)材料FR4；其他設置：默認值。2） 控制板與電源板參數(shù)

5、厚度：2mm；導電材料：庫內(nèi)材料copper（pure）；非導電材料：庫內(nèi)材料FR4；其他設置：默認值。3） 芯片110、1145、8245、電源模塊功耗：按照表2.1輸入；位置：按照實際位置輸入；狀態(tài)：固體；材料：傳導率20W/m K，芯片表面為磨光鋁表面；其他設置：默認值。4） 其他設置主板General：Top 4W，Bottom 2W；控制板General：Top 1W；電源板General：Top 2W；General大?。浩矫娴韧谟≈瓢宕笮。叨确较蛏蠟?mm。3.4 結(jié)構(gòu)件參數(shù)設置1） 材料：庫內(nèi)材料Al 6061；2） 表面：Polished Plate Aluminium；

6、3） 表面交換：指定熱交換系數(shù)185 W/m2K。（從哪兒確定，是一個常數(shù)？）3.5 溫度傳感器設置1） 傳感器110；【芯片110的芯片表面溫度】2） 傳感器sr110；【110導熱板冷端表面溫度】3） 傳感器8245；【芯片8245的芯片表面溫度】4） 傳感器sr8245；【8245導熱板冷端表面溫度】5） 傳感器pcu；【電源模塊表面溫度】6） 傳感器gaiban；【蓋板內(nèi)側(cè)表面溫度】7） 傳感器1145；【芯片1145芯片表面溫度】8） 傳感器air；【殼體內(nèi)部空氣溫度】9） 傳感器110up；【110導熱板熱端表面溫度】四 仿真求解4.1 傳感器溫度曲線與收斂結(jié)果圖4.1 傳感器溫度

7、曲線4.2 傳感器溫度收斂結(jié)果芯片110Sr1108245Sr8245PcuGaiban1145Air110up收斂結(jié)果8361.5（偏差太大）68.5616360826682.5表4.1 溫度收斂結(jié)果表4.3 溫度場分布圖圖4.2 縱深方向溫度場分布圖圖4.2 橫截方向溫度場分布圖圖4.2 重力方向溫度場分布圖五 實測結(jié)果5.1 試驗方法把設備放置在55的恒溫箱中，先保溫4小時，再工作2小時后，進行測量。5.2 測量方法將電阻片式溫度巡檢儀，對8245導熱板熱端表面、緊貼電源模塊的機殼表面、110導熱板的熱端表面、機箱內(nèi)空氣、殼蓋表面，5個位置進行溫度檢測。5.3 測量結(jié)果仿真結(jié)果：芯片110Sr1108245Sr8245PcuGaiban1145Air110up收斂結(jié)果8361.568.5616360826682.5位置8245導熱板電源模塊110導熱板空氣殼蓋溫度65657