原創|Solidworks資訊|編輯:楊燕梅|2020-08-20 10:50:15.187|閱讀 891 次
概述:熱力問題常在電子產品設計中出現,為了避免過熱、過高的熱應力,需要在產品中加裝冷卻或散熱裝置,如風扇和散熱器等。產品在解決散熱問題的同時還要盡可能地減小產品體積,如手機、筆記本電腦等產品在考慮散熱問題時還要保證結構的緊湊。
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在傳統的設計流程中通過物理原型機進行測試這一昂貴又耗時的流程在很大程度上被基于計算機模擬的設計流程所代替。仿真分析可以減少物理原型機的數量,進而降低產品的開發成本,縮短產品開發周期,將產品快速投放市場。
在進行靜態分析、頻率分析、扭曲分析這些結構問題時,仿真工具所帶來的好處是顯而易見的。但是結構性能只是設計過程中面臨的難題之一。還有許多問題是與熱力相關的。熱力問題常在電子產品設計中出現,為了避免過熱、過高的熱應力,需要在產品中加裝冷卻或散熱裝置,如風扇和散熱器等。產品在解決散熱問題的同時還要盡可能地減小產品體積,如手機、筆記本電腦等產品在考慮散熱問題時還要保證結構的緊湊。
SOLIDWORKS Simulation熱分析是用來處理固體熱傳導的。熱分析中溫度是基本未知量,它類似于結構分析中的位移。熱傳遞的方式有3種:熱傳導、熱對流和熱輻射。
1.熱傳導--在不涉及物質轉移的情況下,熱量從物體中溫度較高的部位傳遞給相鄰的溫度較低的部位或從高溫物體傳遞給相接觸的低溫物體的過程。熱傳導遵循傅里葉定律:
Q傳導=-λA(T熱-T冷)/L -熱傳送介質的熱導率λ -溫度梯度 T熱-T冷 -熱傳送通過的面積A
2.熱對流--固體表面與附近流體間的傳熱。熱對流有兩種方式:自然對流和強制對流。
Q傳導=hA(Ts-Tf) 對流系數h 表面積A 表面與周圍流體之間的溫差
3.熱輻射--在一定溫度下的物體的熱能通過電磁波的形式向外發射的過程。
在大多數的工程問題中,熱輻射的影響很小,多數情況下都是忽略不計的。
下面通過一個實例學習熱力分析在實際產品中的應用。此實例包含陶瓷芯片、黃銅散熱器和三個黃銅終端(連接器)。陶瓷芯片是產熱的,它通過自身和散熱器的所有外表面以對流的方式向環境散發熱量。芯片和散熱器之間通過一層導熱膠粘合在一起。
首先建立穩態熱力分析算例,并定義芯片熱量。
定義芯片和散熱器之間的接觸熱阻,一般工程問題,熱阻很小可以忽略不計,接觸類型下可選擇接合。
定義芯片及散熱器的對流。
劃分網格并運行分析,根據結果檢查設計。
在設計過程中就進行分析,可以在很大程度上幫助企業減少物理原型機的數量,盡早地發現問題,從而避免成本的浪費和項目周期的延長。
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