電子設(shè)備冷卻技術(shù)的案例
電子設(shè)備可靠性熱設(shè)計手冊-冷卻方式選擇
冷卻方式選擇 ￥50
[圖片]
電子設(shè)備兩相冷卻創(chuàng)成式設(shè)計的突破性進(jìn)展
隨著電子元器件的尺寸趨于小型化，其傳熱性能提高的需求日益增加，這給熱設(shè)計工程師帶來巨大的挑戰(zhàn)：如何設(shè)計更小的散熱器，同時能散發(fā)出更多的熱量。除此之外，電子產(chǎn)品的快速發(fā)展意味著散熱器設(shè)計開發(fā)時間越來越短。
本文研究創(chuàng)成式設(shè)計和先進(jìn)的兩相冷卻仿真技術(shù)相結(jié)合，用以高效地設(shè)計兩相冷卻電子設(shè)備。文章首先通過數(shù)值模型的討論，簡要地解釋了創(chuàng)成式設(shè)計的方法，形成最終的概念驗證設(shè)計。
01兩相冷卻模型
近年來，計算機(jī)模擬成為新產(chǎn)品設(shè)計周期的一個重要組成部分，隨著計算能力的提高與先進(jìn)數(shù)值模型的發(fā)展，復(fù)雜問題的模擬更加準(zhǔn)確和快速。在新產(chǎn)品的設(shè)計周期中采用計算機(jī)仿真技術(shù)，從時間和成本來看，大大提高了開發(fā)過程的效率。與實驗測試對比，該方法往往更加實惠且較強(qiáng)的擴(kuò)展性，這意味著僅僅需要一小部分成本便能探索更廣泛的設(shè)計空間。
當(dāng)以模擬計算來代替實驗時，其計算的準(zhǔn)確性尤為關(guān)鍵。仿真模擬依靠的是與物理行為相近的數(shù)值模型，而模型的復(fù)雜性直接與性能和計算成本相關(guān)，因此選擇合適的數(shù)值模型成為設(shè)計過程中的一個基本步驟。在共軛傳熱問題中，固體和流體部分的仿真計算在一定程度上可獨立處理。
一種常見的方法是用熱阻模型或數(shù)值模型（如有限元）來模擬固體，流道以一維模型來近似模擬流體，如表 1中所述。固體和流體之間的傳熱是沿通道的溫差乘以對流換熱系數(shù)來計算的，通常對流換熱系數(shù)由努塞爾數(shù)相關(guān)關(guān)系中獲得。這種方法在計算上是比較友好，因為忽略了流體特性的局部變化，如邊界層和湍流，因此使用該設(shè)計方法得到的設(shè)計結(jié)果可能有一定的誤差。
展開 看瑞士磨床制造商Studer如何利用3D打印技術(shù)提升設(shè)備冷卻性能？
減少冷卻液壓件的湍流現(xiàn)象
冷卻液噴嘴只是機(jī)床冷卻系統(tǒng)中的一個組成部分，在流體進(jìn)入噴嘴之前，會通過一個回路，該回路包括一個液壓歧管，它的作用是引導(dǎo)系統(tǒng)中的流體流動，并連接閥門、泵和致動器。
通過傳統(tǒng)加工技術(shù)制造的液壓閥塊，內(nèi)部流體通道是通過銑削和鉆孔的方式實現(xiàn)的，在傳統(tǒng)液壓通道中，流體撞擊通道之間的連接區(qū)域時，湍流將導(dǎo)致大量的壓力損失和低效率。
利用3D打印技術(shù)在制造復(fù)雜流體通道時的靈活性，磨床冷卻系統(tǒng)液壓歧管的設(shè)計可以得到進(jìn)一步優(yōu)化，減少湍流顯現(xiàn)帶來的效率損失。比如說金屬3D打印技術(shù)可以制造方形橫截面的流體通道，而不是傳統(tǒng)的圓形流體通道，在相同的通道寬度下將湍流減少20％，在更小的空間內(nèi)實現(xiàn)更大的流量。此外，歧管通道可以通過粉末床熔融設(shè)備以增材制造的方式直接加工成形，不必從液壓閥塊外部進(jìn)行鉆孔加工并添加插頭。
Studer 3D打印冷卻系統(tǒng)液壓件采用了功能集成設(shè)計，零件數(shù)量由過去的5個減少至1個，這一設(shè)計上的改動減少了磨床冷卻液壓系統(tǒng)裝配時的工作難度和工作量。
3D科學(xué)谷了解到，3D打印冷卻液噴嘴、冷卻系統(tǒng)液壓件只是Studer在磨床制造中應(yīng)用3D打印技術(shù)的開始。Studer 已經(jīng)成立了一個6人團(tuán)隊，專門負(fù)責(zé)利用增材制造技術(shù)改進(jìn)磨床設(shè)備的設(shè)計與性能，未來Studer 還將利用3D打印技術(shù)開發(fā)更多新的設(shè)計，實現(xiàn)更多創(chuàng)新的想法。
來源：3D科學(xué)谷
展開 電力電子HIL仿真設(shè)備調(diào)研
一、調(diào)研背景
隨著電力電子技術(shù)在新能源、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的深入應(yīng)用，高校與科研機(jī)構(gòu)對相關(guān)教學(xué)科研設(shè)備的需求日益增長。HIL（硬件在環(huán)）仿真器作為電力電子實驗教學(xué)的核心工具，其
電力電子HIL仿真設(shè)備調(diào)研
一、調(diào)研背景
隨著電力電子技術(shù)在新能源、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的深入應(yīng)用，高校與科研機(jī)構(gòu)對相關(guān)教學(xué)科研設(shè)備的需求日益增長。HIL（硬件在環(huán)）仿真器作為電力電子實驗教學(xué)的核心工具，其性能、適配性及性價比成為關(guān)注重點。本次調(diào)研聚焦市場主流設(shè)備，重點研究森木磊石最新推出的 單價2.48萬的EGBox Nano 入門級 HIL 仿真器，探究其在電力電子教學(xué)科研場景中的應(yīng)用價值。
二、電力電子教學(xué)科研設(shè)備市場現(xiàn)狀
目前，電力電子教學(xué)科研設(shè)備市場品牌多樣，既有國外的 Opal-RT、dSPACE、Typhoon 等老牌廠商，也有國內(nèi)森木磊石等企業(yè)。國外產(chǎn)品技術(shù)成熟，但價格高昂、售后響應(yīng)慢；部分國內(nèi)產(chǎn)品在功能適配性上存在不足。高校與科研機(jī)構(gòu)亟需一款兼具性能、教學(xué)適配性與高性價比的設(shè)備，以滿足實驗教學(xué)、科研創(chuàng)新的需求。
三、EGBox Nano 產(chǎn)品分析
（一）核心優(yōu)勢突出性價比
1、極致便攜，顛覆傳統(tǒng)
EGBox Nano 外觀尺寸僅為 84mm（長）×181mm（寬）×51mm（高），小巧輕便，打破傳統(tǒng)實驗設(shè)備的笨重形態(tài)，便于課堂移動教學(xué)與學(xué)生自主實踐。
2、聚焦教學(xué)，全面實用
精準(zhǔn)適配高校電力電子與電機(jī)控制課程實驗教學(xué)體系，涵蓋 單相橋式可控整流、三相橋式有源逆變、永磁同步電機(jī)控制 等 20 + 實驗內(nèi)容，覆蓋電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程等專業(yè)需求。
3、價格親民，資源普及
售價僅 ￥2.48w，相比進(jìn)口設(shè)備成本大幅降低，助力高校以更低投入實現(xiàn)實驗教學(xué)資源的普及，緩解教學(xué)設(shè)備經(jīng)費壓力。
展開 
電子設(shè)備熱設(shè)計- 電子設(shè)備的組合傳熱模式
一、電子設(shè)備的組合傳熱模式
盡管我們已經(jīng)詳細(xì)介紹了三種傳熱模式，但在實際工程中，我們通常會看到三種模式同時結(jié)合的情況。例如，在計算機(jī)芯片中，熱量以平行路徑從結(jié)傳導(dǎo)到外殼和引線。然后，熱量從引線傳導(dǎo)到電路板，并從外殼傳導(dǎo)到散熱器。同時，導(dǎo)線和散熱器中的熱量被對流到空氣中并輻射到周圍環(huán)境中。
如下圖所示三種模式下用于傳熱和熱阻的方程。
解決組合模式問題的最簡單方法是建立電阻網(wǎng)絡(luò)。通過這種方式，我們可以圖形化地檢查同時、并聯(lián)和串聯(lián)傳熱的每種模式的路徑。
當(dāng)熱量通過單一材料的單個壁傳導(dǎo)時，熱傳導(dǎo)速率和熱梯度是恒定的。然而，當(dāng)熱量在不同材料的串聯(lián)路徑中傳導(dǎo)時，每種材料的溫度梯度都不同。檢查三種材料串聯(lián)的復(fù)合墻，如下圖所示。
對于更常見的串聯(lián)和并聯(lián)熱流組合問題，如下圖所示，通過由串聯(lián)和并聯(lián)熱流路徑組成的壁的熱傳導(dǎo)，我們可以看到并聯(lián)材料的熱阻。
在涉及傳導(dǎo)和對流串聯(lián)傳熱模式的電子冷卻問題中，如下圖所示，電子模塊中的傳導(dǎo)和對流。硅芯片封裝在環(huán)氧泡沫絕緣體外殼中。大部分的熱傳遞是通過模具表面進(jìn)行的。所以當(dāng)我們知道熱耗率時，我們通常必須確定設(shè)備的溫度升高。
二、大功率IGBT模塊DBC襯底的熱仿真分析
IGBT功率模塊是電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)部件之一，在工業(yè)電子升級過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它被認(rèn)為是電力電子行業(yè)的CPU。IGBT結(jié)合了GTR和功率MOSFET的優(yōu)點。IGBT功率模塊是電力系統(tǒng)的核心部件，其性能對應(yīng)用系統(tǒng)有著至關(guān)重要的影響。影響功率模塊性能和應(yīng)用的因素包括：功率密度、功率損耗、運行速度、可靠性、使用壽命、體積、重量和成本等，主要取決于芯片技術(shù)和封裝理念、技術(shù)和制造工藝。
由于功率半導(dǎo)體器件處于工作狀態(tài)，芯片流過數(shù)百安培的電流。
展開 技術(shù)干貨丨基于 Altair SimSolid 的工業(yè)電子設(shè)備隨機(jī)振動仿真
<p class="ql-align-right">*本文投稿自通信行業(yè)用戶朱在生</p><p><br></p><p><strong>背景</strong></p><p><br></p><p>電子產(chǎn)品在出廠前，需要經(jīng)過嚴(yán)格的測試，保證能在各種工況下的機(jī)械和電性能可靠性。測試只能在實物打樣出來以后進(jìn)行，如果不通過，將會導(dǎo)致設(shè)計的返工，如果設(shè)計階段能快速進(jìn)行 CAE 仿真評估產(chǎn)品在各種工況下的性能，將能極大的提高后期測試一次通過率，縮短開發(fā)周期和降低開發(fā)成本。傳統(tǒng)的有限元仿真，對于復(fù)雜仿真，分析周期長，經(jīng)常不能適應(yīng)快速迭代設(shè)計需求。本文采用 SimSolid 無網(wǎng)格分析軟件，對某工業(yè)電子設(shè)備做隨機(jī)振動分析，十幾分鐘內(nèi)能得到仿真結(jié)果，實現(xiàn)產(chǎn)品性能快速評估。
展開 未來十年電力電子設(shè)備熱設(shè)計技術(shù)漫談
未來十年電力電子設(shè)備熱設(shè)計技術(shù)方向：選擇導(dǎo)熱系數(shù)大、熱容更大的新材料或多種材料和技術(shù)的綜合應(yīng)用。
2D熱管、3D熱管肯定有一席之地，石墨烯材料已經(jīng)在廣泛應(yīng)用于消費型電子產(chǎn)品，比如：手機(jī)、電視、電腦之中，液態(tài)金屬在減小界面熱阻場合應(yīng)用前景廣闊，間接的水冷和直接浸沒式的油冷也將登上歷史舞臺的C位。
數(shù)字孿生技術(shù)中CFD降階方法在電子設(shè)備散熱分析中的應(yīng)用
為此，我們提出了降階模型（ROM）的工作思路，將本應(yīng)數(shù)十分鐘甚至上百小時的CFD仿真流程簡化，進(jìn)化為秒級（甚至毫秒級別）的響應(yīng)效率，從而為數(shù)字孿生技術(shù)提供高效實時的虛擬映射結(jié)果。
圖1.三維CFD降階模型技術(shù)路線圖
電子設(shè)備散熱模擬中降階模型的技術(shù)路線
電機(jī)中的定子電磁噪聲主要受兩方面的因素影響，電磁激振力和相應(yīng)激振力引起的結(jié)構(gòu)響應(yīng)及聲輻射，以下對引起噪聲的定子電磁力的解析表達(dá)及相應(yīng)的振動和聲輻射的研究情況進(jìn)行綜述。
依據(jù)圖1中的技術(shù)路線，首先將液冷設(shè)備的三維CAD模型進(jìn)行修復(fù)和簡化，隨后抽取流體區(qū)域并設(shè)定邊界命名。這一部分前處理工作與常見的CFD電子散熱仿真沒有任何區(qū)別。值得一提的是，靜態(tài)降階模型（Dynamic ROM）也可以使用CAD模型特征（如零件尺寸、布局、陣列數(shù)量等）作為初始輸入?yún)?shù)，但是會增加計算的規(guī)模，不做討論。
圖2-1 液冷板的幾何模型
圖2-2 液冷板的網(wǎng)格情況
隨后劃分網(wǎng)格并導(dǎo)入到Fluent中進(jìn)行邊界條件與物理模型設(shè)定。目前的ANSYS CFD靜態(tài)三維降階模型只能通過單獨打開的Fluent軟件來構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)，因此還不支持通過Workbench進(jìn)行集成仿真分析。
訓(xùn)練數(shù)據(jù)的生成方法
設(shè)定好Fluent計算案例后，我們需要通過新增的ROM技術(shù)來完成訓(xùn)練數(shù)據(jù)的選擇和生成。主要需要以下三個步驟：
①選擇輸入變量，此部分內(nèi)容必須從已有的自定義參數(shù)中選擇。
②選擇輸出變量，選擇輸出的場數(shù)據(jù)，分別選擇對應(yīng)的邊界名稱（面邊界或計算域均可）和變量。
③輸入訓(xùn)練數(shù)據(jù)生成點，需要分別指定每個工況下，所有輸入?yún)?shù)的取值，以及迭代步數(shù)等內(nèi)容。
展開 技術(shù)干貨丨基于 Altair SimSolid 的工業(yè)電子設(shè)備隨機(jī)振動仿真
*本文投稿自通信行業(yè)用戶朱在生
背景
電子產(chǎn)品在出廠前，需要經(jīng)過嚴(yán)格的測試，保證能在各種工況下的機(jī)械和電性能可靠性。測試只能在實物打樣出來以后進(jìn)行，如果不通過，將會導(dǎo)致設(shè)計的返工，如果設(shè)計階段能快速進(jìn)行 CAE 仿真評估產(chǎn)品在各種工況下的性能，將能極大的提高后期測試一次通過率，縮短開發(fā)周期和降低開發(fā)成本。傳統(tǒng)的有限元仿真，對于復(fù)雜仿真，分析周期長，經(jīng)常不能適應(yīng)快速迭代設(shè)計需求。本文采用 SimSolid 無網(wǎng)格分析軟件，對某工業(yè)電子設(shè)備做隨機(jī)振動分析，十幾分鐘內(nèi)能得到仿真結(jié)果，實現(xiàn)產(chǎn)品性能快速評估。
數(shù)字孿生技術(shù)中CFD降階方法在電子設(shè)備散熱分析中的應(yīng)用
為此，我們提出了降階模型（ROM）的工作思路，將本應(yīng)數(shù)十分鐘甚至上百小時的CFD仿真流程簡化，進(jìn)化為秒級（甚至毫秒級別）的響應(yīng)效率，從而為數(shù)字孿生技術(shù)提供高效實時的虛擬映射結(jié)果。
圖1三維CFD降階模型技術(shù)路線圖
電子設(shè)備散熱模擬中降階模型的技術(shù)路線
電機(jī)中的定子電磁噪聲主要受兩方面的因素影響，電磁激振力和相應(yīng)激振力引起的結(jié)構(gòu)響應(yīng)及聲輻射，以下對引起噪聲的定子電磁力的解析表達(dá)及相應(yīng)的振動和聲輻射的研究情況進(jìn)行綜述。
依據(jù)圖1中的技術(shù)路線，首先將液冷設(shè)備的三維CAD模型進(jìn)行修復(fù)和簡化，隨后抽取流體區(qū)域并設(shè)定邊界命名。這一部分前處理工作與常見的CFD電子散熱仿真沒有任何區(qū)別。值得一提的是，靜態(tài)降階模型（Dynamic ROM）也可以使用CAD模型特征（如零件尺寸、布局、陣列數(shù)量等）作為初始輸入?yún)?shù)，但是會增加計算的規(guī)模，不做討論。
圖2 液冷板的幾何模型與網(wǎng)格情況
隨后劃分網(wǎng)格并導(dǎo)入到Fluent中進(jìn)行邊界條件與物理模型設(shè)定。目前的ANSYS CFD靜態(tài)三維降階模型只能通過單獨打開的Fluent軟件來構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)，因此還不支持通過Workbench進(jìn)行集成仿真分析。
訓(xùn)練數(shù)據(jù)的生成方法
設(shè)定好Fluent計算案例后，我們需要通過新增的ROM技術(shù)來完成訓(xùn)練數(shù)據(jù)的選擇和生成。主要需要以下三個步驟：
①選擇輸入變量，此部分內(nèi)容必須從已有的自定義參數(shù)中選擇。
②選擇輸出變量，選擇輸出的場數(shù)據(jù)，分別選擇對應(yīng)的邊界名稱（面邊界或計算域均可）和變量。
展開 電子冷卻：過去、現(xiàn)在和未來
考慮到電子產(chǎn)品的尺寸和電池壽命，我們已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步?？纯词謾C(jī)；摩托羅拉設(shè)計的第一款便攜式手機(jī)只用了 30 分鐘或更少，重約 3 磅。出于顯而易見的原因，這些電話被稱為“磚塊”。當(dāng)今的一些智能手機(jī)比 PC 速度更快、功能更強(qiáng)大。電子產(chǎn)品的小型化以及對高功率密度的需求增加了電子冷卻的巨大壓力。電子冷卻技術(shù)自 1960 年代就已經(jīng)存在，但隨著客戶對高功率電子產(chǎn)品的渴望，新的熱管理技術(shù)成為滿足這些需求的先決條件。從過去可以學(xué)到很多東西，將這些知識應(yīng)用到現(xiàn)在并進(jìn)行必要的修改，并預(yù)測未來冷卻系統(tǒng)的需求。
回顧過去
CFD 用于電子冷卻的出現(xiàn)僅在 80 年代后期才開始，大約在 CFD 在空氣動力學(xué)應(yīng)用中占有一席之地 30 年后。第一個用于電子冷卻 CFD 研究的工作站使用 Unix。為了使用這個平臺，熱工程師絕對有必要對流體動力學(xué)和傳熱有一個核心的了解。以綠色和黑色線框布置的幾何圖形需要數(shù)天和數(shù)周的時間來構(gòu)建。每個幾何體都將表示為一組僅由矩形塊和三角柱組成的長方體。在那些日子里，一個 20,000 個單元格的網(wǎng)格需要數(shù)周的數(shù)字運算，在所有這些計算之后，解決方案很可能會出現(xiàn)分歧。
隨著時間的推移，出現(xiàn)了一些變化，包括對圖形界面、MCAD 和 ECAD 導(dǎo)入的改進(jìn)，并且計算時間顯著減少。但 CFD 解決方案的幾何建模和離散化方面仍然停滯不前，并且在過去十年中沒有任何重大進(jìn)展。當(dāng)僅解決或改進(jìn)特定應(yīng)用程序的某些方面時，增長曲線通常會下降，并且這些增強(qiáng)功能不適合原始系統(tǒng)。
用 Cadence Celsius EC Solver 回憶現(xiàn)在
通過從零開始，Cadence Celsius EC Solver等軟件 徹底改變了電子熱仿真領(lǐng)域。這個軟件已經(jīng)變得智能了。
展開 
案例分享 | 如何優(yōu)化道路施工重型設(shè)備的冷卻性能？
檢查大型、重型機(jī)械“路面切縫機(jī)”機(jī)艙的冷卻性能
酒井重工業(yè)在壓路機(jī)和路面切縫機(jī)等道路施工重型設(shè)備方面擁有日本第一的市場份額，正在加速設(shè)計和原型產(chǎn)品的數(shù)字化。隨著 SolidWorks 對 3D CAD 的全面開發(fā)，目前專注于加快使用 CAE 的開發(fā)。這背后是對符合廢氣法規(guī)等法律體系的需求，以及對用于道路建設(shè)的重型機(jī)械的高功能性和高附加值的需求。酒井重工業(yè)開發(fā)本部產(chǎn)品開發(fā)部開發(fā)組第5組組長黑須崇說：“除了符合廢氣排放法規(guī)的發(fā)動機(jī)環(huán)境現(xiàn)代化要求，緊急制動和周邊監(jiān)視器等安全設(shè)備的擴(kuò)展也是加速道路施工重型設(shè)備轉(zhuǎn)型改進(jìn)的一個因素。如何減少設(shè)計和樣機(jī)制作所需的時間，如何減少返工和簡化流程-我們?yōu)榧涌扉_發(fā)做出了各種努力，其中最重要的是數(shù)值仿真分析?！?“ 我們已經(jīng)確認(rèn)基于STREAM，在電子元件基礎(chǔ)上的熱對策，可以通過修改各種條件，進(jìn)行仿真，試錯。這正是我們通過實驗比較驗證了 STREAM 分析精度的結(jié)果?！? —— 酒井重工業(yè)株式會社，產(chǎn)品開發(fā)部組長，黑須崇
酒井重工業(yè)擁有一個設(shè)計團(tuán)隊，負(fù)責(zé)設(shè)計、制作樣機(jī)和評估模型。公司的主要產(chǎn)品之一是一種名為“Road Cutter”的路面切縫機(jī)。這臺全長10多米的重型機(jī)械，通過車體中央的刀鼓旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)刮掉舊瀝青，是大型修路作業(yè)不可缺少的重型機(jī)械。
展開 案例分享 | 如何優(yōu)化道路施工重型設(shè)備的冷卻性能？
檢查大型、重型機(jī)械“路面切縫機(jī)”機(jī)艙的冷卻性能
酒井重工業(yè)在壓路機(jī)和路面切縫機(jī)等道路施工重型設(shè)備方面擁有日本第一的市場份額，正在加速設(shè)計和原型產(chǎn)品的數(shù)字化。隨著 SolidWorks 對 3D CAD 的全面開發(fā)，目前專注于加快使用 CAE 的開發(fā)。這背后是對符合廢氣法規(guī)等法律體系的需求，以及對用于道路建設(shè)的重型機(jī)械的高功能性和高附加值的需求。酒井重工業(yè)開發(fā)本部產(chǎn)品開發(fā)部開發(fā)組第5組組長黑須崇說：“除了符合廢氣排放法規(guī)的發(fā)動機(jī)環(huán)境現(xiàn)代化要求，緊急制動和周邊監(jiān)視器等安全設(shè)備的擴(kuò)展也是加速道路施工重型設(shè)備轉(zhuǎn)型改進(jìn)的一個因素。如何減少設(shè)計和樣機(jī)制作所需的時間，如何減少返工和簡化流程-我們?yōu)榧涌扉_發(fā)做出了各種努力，其中最重要的是數(shù)值仿真分析?！?“ 我們已經(jīng)確認(rèn)基于STREAM，在電子元件基礎(chǔ)上的熱對策，可以通過修改各種條件，進(jìn)行仿真，試錯。這正是我們通過實驗比較驗證了 STREAM 分析精度的結(jié)果。”
—— 酒井重工業(yè)株式會社，產(chǎn)品開發(fā)部組長，黑須崇
酒井重工業(yè)擁有一個設(shè)計團(tuán)隊，負(fù)責(zé)設(shè)計、制作樣機(jī)和評估模型。公司的主要產(chǎn)品之一是一種名為“Road Cutter”的路面切縫機(jī)。這臺全長10多米的重型機(jī)械，通過車體中央的刀鼓旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)刮掉舊瀝青，是大型修路作業(yè)不可缺少的重型機(jī)械。
“在挖路機(jī)中，發(fā)動機(jī)和車身的電子控制正在迅速發(fā)展。隨著電子元件數(shù)量的增加，需要考慮溫度和加速度。
展開 用于電子皮膚熱管理的超薄、柔性、輻射式冷卻界面
來源 | Science Advances
原文 | https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg1837
01
背景介紹
隨著柔性材料和加工技術(shù)的發(fā)展，柔性電子皮膚被視為下一代可穿戴電子設(shè)備的“新載體”。運用柔性電子設(shè)備結(jié)合無線通信技術(shù)可以提高信號采集的準(zhǔn)確性和多樣性，在臨床檢測和精準(zhǔn)醫(yī)療中有巨大應(yīng)用潛力。
然而，柔性電路工作時會產(chǎn)生并積累焦耳熱，導(dǎo)致人體佩戴不舒適甚至面臨皮膚燒傷的風(fēng)險。此外，戶外溫度、光線以及對流效應(yīng)同樣會對柔性傳感系統(tǒng)的信號采集造成干擾。因此，開發(fā)可以與柔性電子設(shè)備良好結(jié)合的柔性材料，實現(xiàn)器件散熱、抗環(huán)境干擾等功能成為目前國際學(xué)界及工業(yè)界關(guān)注的前沿課題。現(xiàn)有的熱管理技術(shù)主要以基于熱傳導(dǎo)和熱對流的方式進(jìn)行散熱，但是這些散熱模塊因為自身體積、重量以及剛性等限制而不適用于可穿戴柔性電子設(shè)備中。
02
成果掠影
香港城市大學(xué)于欣格/雷黨愿團(tuán)隊開發(fā)了一種通用的熱管理策略，通過使用超薄、柔軟的輻射冷卻界面（USRI），該界面允許通過輻射和非輻射傳熱來冷卻皮膚電子設(shè)備中的溫度，從而實現(xiàn)大于56°C的溫度降低。USRI的輕質(zhì)和固有的柔性使其能夠用作適形密封層，因此可以很容易地與皮膚電子設(shè)備集成。從而可以演示包括柔性電路的焦耳熱被動冷卻，提高表皮電子器件的工作效率，以及穩(wěn)定皮膚界面無線光電體積描記傳感器的性能輸出。這些結(jié)果為在先進(jìn)的皮膚界面電子設(shè)備中實現(xiàn)有效的熱管理提供了一條替代途徑，用于多功能和無線操作的醫(yī)療保健監(jiān)測。
展開 Cradle CFD助力新能源汽車電驅(qū)動設(shè)備噴油冷卻散熱仿真
它具有卓越的處理速度、精細(xì)的技術(shù)和高用戶滿意度，已被用于汽車、航空航天、電子、建筑、風(fēng)扇、機(jī)械和海洋開發(fā)等領(lǐng)域，以解決熱和流體問題。除此之外，Cradle CFD整合了多物理場協(xié)同仿真和單向聯(lián)合仿真功能，以實現(xiàn)與結(jié)構(gòu)、聲學(xué)、電磁、機(jī)械、一維、優(yōu)化、熱環(huán)境、3D CAD和其他分析工具的耦合，從而使用戶能夠有效地解決跨多個學(xué)科的工程問題。Cradle CFD強(qiáng)大的后處理功能，可以生成視覺上逼真的仿真圖形，輕松表達(dá)仿真數(shù)據(jù)結(jié)果，為用戶實現(xiàn)高級仿真處理并提供更好的設(shè)計建議。
圖1 Cradle CFD 進(jìn)行汽車及飛行器外氣動模
擬
新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)是指利用電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來驅(qū)動車輛運行的系統(tǒng)，是新能源汽車的核心部件。該系統(tǒng)的散熱對整車安全和高效運行有重要影響。數(shù)值模擬仿真技術(shù)將計算機(jī)虛擬計算代替實物實驗，不僅節(jié)約了實驗室占用，加工物料等成本，還能大大減少參數(shù)采集周期，具有成本低、周期快的特點。
圖2 電驅(qū)動系統(tǒng)
在對電驅(qū)動設(shè)備的噴油冷卻進(jìn)行模擬仿真的過程中，數(shù)值模擬技術(shù)對計算機(jī)的“算力”有較高要求，數(shù)值計算要求CPU并行線程多，內(nèi)存存儲大?；萜語8 G4 臺式工作站完全符合使用需求，其搭載了2顆10核心20線程高并行CPU，共計20核心，40線程，CPU浮點計算速度為2.4GHz，同時擁有4塊32GB，共計128GB的高速存儲內(nèi)存，高配置專為企業(yè)級數(shù)值計算而生。
展開 