用flotherm對(duì)簡(jiǎn)單的封閉式設(shè)備進(jìn)行熱仿真]

1、用flotherm4.2對(duì)簡(jiǎn)單的封閉式設(shè)備進(jìn)行熱仿真一 設(shè)備介紹1.1 設(shè)備概述該設(shè)備為一臺(tái)工業(yè)級(jí)的電子設(shè)備，用途不祥，型號(hào)不祥。1.2 設(shè)備特征圖1.1 A型機(jī)外型圖1) 設(shè)備的大小為423mm（W）×88mm（h）×370mm（L）；2) 設(shè)備為密封式設(shè)備，密封程度防雨淋；3) 機(jī)殼用鋁合金（2A12）焊接而成，殼體和殼蓋選擇在整機(jī)的上部分分型，搭接面填充的非導(dǎo)熱材料；4) 機(jī)殼的兩個(gè)側(cè)板與蓋板均銑有散熱槽。二 設(shè)備組成與工作環(huán)境2.1 設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2.1 A型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造圖2.2 內(nèi)部特征1） 內(nèi)部組成設(shè)備由三個(gè)模塊組成，即主板、控制板、電源模塊。控制板通過(guò)板間連接

2、器扣在主板的上方。2） 模塊功耗設(shè)備的整機(jī)設(shè)計(jì)功耗為50W，實(shí)測(cè)功耗為35W，其中各個(gè)器件的設(shè)計(jì)功耗如下表所列：序號(hào)名稱功耗所在位置數(shù)據(jù)來(lái)源1主板22實(shí)測(cè)值2控制板4實(shí)測(cè)值3電源10計(jì)算值4芯片11011主板中心，Top設(shè)計(jì)值5芯片11453主板右下角，Top設(shè)計(jì)值6芯片82453控制板中心，Top設(shè)計(jì)值7電源模塊8電源中心，Bottom經(jīng)驗(yàn)值表2.1 功耗列表 2.3 散熱方法 圖2.2 A型機(jī)內(nèi)部散熱圖1) 用110導(dǎo)熱板將芯片110的熱量傳導(dǎo)至機(jī)殼底板上；2) 用8245導(dǎo)熱板將芯片8245的熱量傳導(dǎo)至機(jī)殼側(cè)壁上；3) 在1145上放置一個(gè)鋁材散熱片；導(dǎo)熱方式4) 電源模塊直接貼在機(jī)殼底

3、板上，通過(guò)機(jī)殼底板散熱；5) 導(dǎo)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(dǎo)熱膜導(dǎo)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(dǎo)熱膜導(dǎo)熱，導(dǎo)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(shè)備的工作溫度上限為55；2) 設(shè)備所處環(huán)境的空氣會(huì)有不同程度的紊流。三 仿真過(guò)程中的參數(shù)設(shè)置3.1 環(huán)境參數(shù)1) 求解范圍：600mm（W）×200mm（h）×50mm（L）機(jī)箱尺寸，設(shè)備位于求解區(qū)中心；2) 環(huán)境溫度：55；3) 空氣

4、導(dǎo)熱率：10 W/m2K 【停滯空氣的導(dǎo)熱率為5 W/m2K】3.2 建立模型圖3.1 設(shè)備模型圖1) 假設(shè)設(shè)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(shè)備內(nèi)部線纜造成的阻尼；線纜阻尼3) 忽略設(shè)備內(nèi)部線纜在工作工程中的功耗；線纜功耗4) 設(shè)備內(nèi)部的大器件，如濾波器，在建模時(shí)設(shè)定為無(wú)熱量、不導(dǎo)熱的固體；5) 設(shè)備內(nèi)部的小器件，如磁環(huán)、走線板等，在建模時(shí)忽略。（主板、芯片、電源模塊、電源）3.3 電氣件參數(shù)設(shè)置1）主板參數(shù)厚度：2.5mm；導(dǎo)電材料：庫(kù)內(nèi)材料copper（pure）；非導(dǎo)電材料：庫(kù)內(nèi)材料FR4；其他設(shè)置：默認(rèn)值。2） 控制板與電源板參數(shù)

5、厚度：2mm；導(dǎo)電材料：庫(kù)內(nèi)材料copper（pure）；非導(dǎo)電材料：庫(kù)內(nèi)材料FR4；其他設(shè)置：默認(rèn)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(shí)際位置輸入；狀態(tài)：固體；材料：傳導(dǎo)率20W/m K，芯片表面為磨光鋁表面；其他設(shè)置：默認(rèn)值。4） 其他設(shè)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?，高度方向上為5mm。3.4 結(jié)構(gòu)件參數(shù)設(shè)置1） 材料：庫(kù)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(gè)常數(shù)？）3.5 溫度傳感器設(shè)置1） 傳感器110；【芯片110的芯片表面溫度】2） 傳感器sr110；【110導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(chǎng)分布圖圖4.2 縱深方向溫度場(chǎng)分布圖圖4.2 橫截方向溫度場(chǎng)分布圖圖4.2 重力方向溫度場(chǎng)分布圖五 實(shí)測(cè)結(jié)果5.1 試驗(yàn)方法把設(shè)備放置在55的恒溫箱中，先保溫4小時(shí)，再工作2小時(shí)后，進(jìn)行測(cè)量。5.2 測(cè)量方法將電阻片式溫度巡檢儀，對(duì)8245導(dǎo)熱板熱端表面、緊貼電源模塊的機(jī)殼表面、110導(dǎo)熱板的熱端表面、機(jī)箱內(nèi)空氣、殼蓋表面，5個(gè)位置進(jìn)行溫度檢測(cè)。5.3 測(cè)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(dǎo)熱板電源模塊110導(dǎo)熱板空氣殼蓋溫度65657