無論是衛(wèi)星、火箭、飛機(jī)、導(dǎo)彈、列車、船舶、汽車等復(fù)雜的大系統(tǒng)，還是機(jī)房、機(jī)柜、電路板、芯片等相對簡單的小系統(tǒng)，溫度都是影響其性能和可靠性的重要因素。但是影響溫度的因素，因應(yīng)用環(huán)境等的不同而顯著不同，因此，針對不同的應(yīng)用往往采用不同的專業(yè)工具來進(jìn)行設(shè)計仿真和測試，對此，你又了解多少呢？

 解決方案

 典型的工程熱問題包括外太空的熱控、高溫輻射熱、高速氣動熱、常溫流動換熱、電子散熱等，這些一般都可以通過仿真來對比、驗證熱設(shè)計方案，通過相關(guān)測試獲取熱參數(shù)或標(biāo)定熱模型。

 外太空的熱控

 衛(wèi)星、空間站等工作中外太空，攜帶的燃料、光電轉(zhuǎn)換得到的電能等都是寶貴的資源，因此往往借助Dymola多學(xué)科一維系統(tǒng)仿真工具，進(jìn)行整星的能量系統(tǒng)性能和控制進(jìn)行仿真。

 外太空的特點是軌道和姿態(tài)的影響大、低溫環(huán)境、對流弱。針對這些特性，Thermica可方便地設(shè)置太陽系內(nèi)的各種衛(wèi)星軌道，支持部件機(jī)動、多航天器相互指向等復(fù)雜姿態(tài)，基于光線追蹤法并行計算幾何角系數(shù)、軌道外熱流以及熱輻射等，Thermisol基于節(jié)點熱阻網(wǎng)絡(luò)分析整體的溫度場在軌道不同位置的熱狀態(tài)。

 高溫輻射熱仿真

 不僅低溫環(huán)境下存在強(qiáng)烈的熱輻射，常溫環(huán)境下高溫部件也會有強(qiáng)烈的熱輻射，比如火箭或飛機(jī)等的尾噴管會對其附近的設(shè)備等產(chǎn)生高溫?zé)彷椛浼訜?，汽車的渦輪增壓器和排氣管也會對發(fā)動機(jī)艙內(nèi)和底盤的線束、管路產(chǎn)生熱輻射加熱。Taitherm能夠快速分析并直觀展示熱輻射狀況，直接與常用CFD仿真工具耦合進(jìn)行熱-流仿真，獲得長時間的瞬態(tài)熱狀況，用于發(fā)現(xiàn)潛在的熱害、設(shè)計合理的熱防護(hù)方案。

 高速氣動熱仿真

 對于返回艙、火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)等而言，因為其高速運(yùn)動于大氣中，會產(chǎn)生嚴(yán)重的氣動熱效應(yīng)，不僅涉及到熱，還與高速的空氣流動密不可分。FloEFD能夠根據(jù)幾何外形的曲率和壓力梯度等自動細(xì)化網(wǎng)格，并采用了先進(jìn)的湍流修正模型和雙層壁面函數(shù)，能夠準(zhǔn)確地分析高速氣動的熱狀況。

常溫流動與熱仿真

 電機(jī)、燈、電池、泵、閥門等的仿真，難度則在于復(fù)雜幾何的準(zhǔn)確模擬與高效簡化。FloEFD直接嵌入到Catia等主流CAD軟件中，能夠自動識別流體域與固體域、自動劃分笛卡爾網(wǎng)格，能夠?qū)@些幾何形狀復(fù)雜的產(chǎn)品的流動與熱狀況進(jìn)行高效仿真與參數(shù)化分析。

 電子散熱仿真

 芯片、電路板、功率模塊、機(jī)箱機(jī)柜等設(shè)計往往出自于電氣工程師之手，對機(jī)械工程師熟知的熱問題并不很擅長，但熱卻是電子設(shè)備可靠性的主要影響因素。因此Flotherm通過直接導(dǎo)入EDA和CAD模型，能夠高效建立電子設(shè)備的熱模型進(jìn)行分析，輔助芯片布局和風(fēng)扇選型等。

功率電子熱測試

 功率電子芯片、LED等封裝與散熱方案的好壞、故障的無損檢測與分析、功率循環(huán)壽命測試也是電子行業(yè)重要的熱問題。T3ster基于電學(xué)方法，通過測試芯片的電壓直接能夠測得結(jié)溫，并推導(dǎo)出熱結(jié)構(gòu)函數(shù)完美解決上述問題。

 結(jié)論

 隨著導(dǎo)彈、列車等的速度越來越高，飛機(jī)、汽車等的電力驅(qū)動比例越來越高，熱問題越來越突出。

 各行各業(yè)都有各自獨特的熱問題。

 不同的熱問題往往各有獨特的仿真和測試思路能夠高效解決。

來源：CAE技術(shù)資訊