接觸熱阻
關注創建者：yxp0710 創建時間：2020-08-19
接觸熱阻的視頻教程
FLOEFD流體分析基礎課程
本視頻為FLOEFD流體分析的基礎課程，分享給大家，希望對大家有所幫助； 主要包括下列內容： 1.FLOEFD模型建立 2.FLOEFD仿真分析前處理 2.1 向導設置 2.2 邊界條件的設置 2.3 固體材料 2.4 熱源 2.5 目標 3.模型簡化 3.1 風扇 3.2 接觸熱阻 3.3 打孔板 4.網格 5.求解計算與監控
￥10 1小時25分鐘 2937播放
查看
ansys fluent電路板強制對流換熱、熱應力、模態、ncode隨機振動及正弦振動疲勞-多場耦合
具體知識點參考如下： 前處理采用SCDM，包含內外流場創建，模型簡化,模型檢查等； fluent meshing進行多面體網格劃分，模型導入，尺寸函數設置技巧，邊界層設置技巧，面網格及體網格優化等； fluent進行計算，包含接觸熱阻講解，自然對流注意事項（附加講解），在單監視窗口內如何創建多個監控值、過程動畫制作及將多個動畫組合進行后處理操作等 fluent導入mechanical
￥39.9 2小時24分鐘 237播放
查看
工程應用中的流體散熱一堂課
19:30 直播大綱 一、BDU 中的水冷 1、將模型變成 Icepak 能認識的模樣（1）散熱模型的簡化（2）SCDM 的功勞 2、不同流體在軟件中的設定 3、流量的設定 4、收斂的判定 二、BDU 中嘗試風冷 1、非線性風扇設定（1）PQ 曲線的來源（2）軟件中如何設定（3）二維、三維風扇（4）風扇模型庫的建立 2、傾斜風扇如何實現（1）Icepak 的“媽媽”（fluent） 3、接觸熱阻設定
免費 1小時19分鐘 141播放
查看
接觸熱阻的實例教程
芯片與散熱器接觸面間填充的介質，由于其導熱率低于固體材料，芯片上表面的部分熱量無法有效導出，從而在兩接觸面之間會形成溫度差，熱量流經接觸面時仿佛遇到了阻力，該物理現象便稱為接觸熱阻。
接觸熱阻的形成對芯片散熱是不利的，然而芯片與散熱器之間的接觸熱阻確是客觀存在的，只能減小，無法消除。接觸熱阻的大小與材料表面粗糙度、接觸壓力以及填充介質均有關系，表面粗糙度越小，接觸壓力越大，介質導熱率越高，形成的接觸熱阻就越小。
接觸熱阻的評估，在風險評估和方案篩選階段可忽略，但在詳細設計計算時，必須慎重評估，不可忽略，可根據以前的仿真和實測的復盤，反推出接觸熱阻的大小，典型值可用0.3℃/W進行計算評估，具體跟平面度、粗糙度、緊固力和填充介質有關。
展開 FloEFD熱仿真分析之模型簡化（三）-接觸熱阻
CAE白堤
接觸熱阻
任意兩物體接觸在一起，在其接觸面處存在一定的空氣間隙，由此產生的熱阻為接觸熱阻。如圖所示，接觸面間的凹凸不平，使得有效傳熱面積降低。而且，由于間隙狹小，空氣不能形成有效流動，熱量透過這些間隙只能通過熱傳導的形式?？諝鈱嵯禂凳卿X的萬分之一左右，因此，剛性面接觸不嚴所致的接觸熱阻是熱量導出的關鍵控制。當有大的熱流通過這些接觸面時，會在接觸面的兩側形成較大的溫度梯度。
接觸熱阻的影響因素
l 接觸表面的數量、形狀、大小及分布規律
l 接觸表面的幾何形狀（波紋度和粗糙度）
l 非接觸間隙的平均厚度
l 間隙中介質種類（真空、液體、氣體）
l 接觸表面的硬度
l 接觸表面壓力大小
l 接觸表面的氧化程度和清潔度
l 接觸材料的導熱系數
改善接觸熱阻措施
電子設備中元器件與散熱器之間、元器件與外殼之間、PCB與散熱器之間等等，雖然通過以上的8個方面一定程度上能改善接觸熱阻。但目前比較通用的方法是采用導熱界面材料來填充，將氣體擠出接觸面，從而降低接觸熱阻值。
熱阻簡化
對某仿真問題，如果已經指定了要進行固體導熱計算，則可以再固體與固體或固體與流體接觸面設置接觸熱阻，可通過輸入接觸熱阻或者輸入接觸層厚度及接觸層的材料屬性來設定。
文章作者：白堤，碩士，有限元設計圈主編，就職于國內某知名企業，主要從事熱設計仿真工作。大佬們都還在努力，更何況自己還只是個學習者。希望通過微信公眾號拋磚引玉，結交更多志同道合的朋友。仿真之路漫漫其修遠矣，我將上下而求索。
展開 問題描述：多層復合壁的導熱問題，不同接觸熱阻下的接觸面溫度的對比
分析類型：穩態熱分析
分析平臺：ANSYS Workbench 17.0
分析人：技術鄰 一無所有就是打拼的理由
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/b/218
一、傳熱基本知識：
熱傳導熱量傳輸速率方程就是傅里葉定律。傅里葉一般規律：導熱的熱流密度大小與該處的溫度梯度成正比，其方向與溫度梯度的方向相反，指向溫度降低的方向，數學表達式為：
熱流密度矢量的表達式為：
不同坐標系下的導熱微分方程：
直角坐標系：
圓柱坐標系：
球坐標系：
導熱微分方程式描寫物體的溫度隨時間和空間變化的關系；它沒有涉及具體、特定的導熱過程，是通用表達式。在不同情況下，均可簡化為不同形式。
二、多層復合壁導熱示意圖：
接觸熱阻：當一固體與另一熱固體接觸以接受熱量時，由于固體表面都有一定的粗糙度，所以無法避免在接觸面之間存有空氣。甚至液體和金屬表面接觸，在凹陷的地方也可能存有極少量的空氣泡排不出去。由于這些空氣的存在而產生的熱阻稱為接觸熱阻。
多層復合壁模型：
從左往右三層的材料分別為銅，鋁，鋼，厚度分別為10mm，15mm，5mm，模型如下：
接觸熱阻為100000時溫度場分布及溫度變化云圖如下：
當接觸熱阻為1000時，銅與鋁交界面的溫度為99.207攝氏度，鋁與鋼交界面的溫度為64.407攝氏度；當接觸熱阻為1000000時，銅與鋁交界面的溫度為91.424攝氏度，鋁與鋼交界面的溫度為58.766攝氏度。從結果可以看出，接觸熱阻對多層復合壁導熱的影響較為明顯。
展開 導熱分析時的接觸熱阻 ￥20
在傳感器設計中，熱量從熱源傳遞到芯片，如果將芯片用壓貼的方法，芯片跟熱源中間的熱阻對芯片的響應時間有很大的影響。在這些熱阻中，接觸熱阻又是最重要的組成部分。
接觸熱阻在很多情況下是關于壓力的函數。
下圖中顯示了接觸熱阻跟壓力的關系，三根曲線分別是接觸面是本體本身的材料，即接觸面為空氣。除此之外還有氦氣跟導熱脂。
壓力很小時熱阻很大，隨著壓力的增加熱阻逐漸減小，直到到達一個穩定的值。
我們可以通過上面的曲線得到接觸熱阻的值，從而進行傳熱的計算。但是很多情況下，接觸面的壓力并不是平均分布的，如果是螺栓連接，那么在近螺母處，接觸壓力比較大，如何在CAE分析時考慮壓力分布不均的影響呢。
模型使用100*100*10mm的塑料板，螺栓直徑為10mm，考慮螺栓預緊力為10Mpa時接觸壓力的分布。隨后將鐵板一面設置為100攝氏度，另一面設置為自然對流，對流系數為10w/m^2K, 環境溫度為20℃。
計算結果如下
圖1: 接觸面壓力分布
圖2. 接觸后的變形（放大100倍）
圖3：10s后溫度分布，可見溫度首先在接觸壓力大的地方傳遞
圖4. 接觸面上的熱通量
展開 TASK
熱流固耦合分析中包括沸騰模型修正、接觸熱阻 計算和位移的傅立葉分解這三項功能。由于模型中部分區域發生了沸騰，非沸騰態下的換熱公式不再適用于計算沸騰態下的換熱量，因此需要對模型的換熱系數進行修正；接觸熱阻程序實現的功能是根據接觸面之間的實際接觸面積、接觸表面的材料、接觸面間隙中介質的導熱系數和接觸面的壓力計算接觸面的接觸熱阻；對于已知的位移結果，可以在二維坐標系下可以將該平面內的位移進行傅立葉分解，展開成多階傅立葉級數。
SOLUTION
主要技術挑戰：
沸騰修正涉及結構模型和流體模型之間網格的插值和數據傳遞；
接觸熱阻公式較復雜，涉及物理量較多；
位移傅立葉分解計算較復雜；
解決方案：
開發沸騰修正模板，實現插值和模型修正功能；
開發接觸熱阻模板，實現熱阻公式的計算；
開發位移傅立葉分解模板，實現位移的傅立葉分解，并合并各階結果；
提供豐富的參數輸入和輸出界面；
結論：
形成了完整的熱流固耦合分析模板；
模板包括了沸騰修正、接觸熱阻和位移傅立葉分解功能。
Customer Benefit
熱流固耦合分析模板搭建的流程包含了沸騰修正、接觸熱阻和位移傅立葉分解的功能，已經直接集成在柴油發動機仿真分析模板系統中，成為了柴油機整體仿真方案的一部分。
本文來自安世亞太微信公號，如果您對耦合分析有需求或感興趣，歡迎聯系溝通：
400-6600-388
展開 
接觸熱阻的相關專題、標簽、搜索
接觸熱阻的最新內容
傳統的空氣冷卻與間接式液冷存在接觸熱阻大、溫度一致性差等物理局限。浸沒式液冷技術通過將電芯完全浸沒在絕緣冷卻液中，徹底消除了固-固接觸熱阻，實現了熱量的快速傳導與吸收，是解決局部熱點問題的最佳方案。為了進一步突破碳氫基礎液體的導熱極限，引入高導熱的金屬氧化物納米顆粒制備成納米流體（Nanofluids），成為了熱管理介質的前沿攻關方向。
通過施加微小凸點或棱條，熱源表面積增加，溫度可能會下降，更重要的是，凸點或棱條減少了與人體接觸的有效面積，提高了接觸熱阻，人體燙感被緩解。
o 雙向耦合：熱?結構（變形改變接觸熱阻 / 對流面積），適合大變形、接觸界面熱阻敏感的問題（如剎車盤熱 - 應力耦合）。
三、模塊選擇建議
1. 優先選穩態熱分析做快速方案篩選，再用瞬態熱分析驗證動態響應，最后用Fluent優化流體對流細節。
2.
這一特性使得 T3ster 被譽為熱測試中的 “X 射線”，能夠為器件封裝工藝改進、可靠性試驗、材料熱特性研究以及接觸熱阻分析等提供強大支持 。
（五）測試速度快，產能高
基于先進的 JEDEC ‘Static Method’測試方法（JESD51-1），T3ster 在測試時，啟動時間僅為 1us，測試周期短。能夠在幾分鐘之內快速分析得到關于電子器件全面的熱特性，大大提高了測試效率。
圖2 TEC模型
模型的整體結構如圖 3 所示，采用 TIM 貼合TEC和散熱器以降低接觸熱阻。 模型計算域如圖4所示，其中重力方向沿Y軸負向。將環境溫度設置為30C。
圖3 模型整體結構
圖 4 模型的計算域邊界
TEC參數如圖5所示。
電機軸向熱網絡（Group view）
電機軸向熱網絡（Group展開圖）
電機徑向熱網絡（Group view）
軸向和徑向熱網絡圖
永磁體，磁鋼，繞組等相鄰固體之間存在接觸熱阻，材料本身內部也存在熱阻?？諝夂凸腆w表面存在對流冷卻，和局部流速有關。不直接接觸的固體表面之間還存在熱輻射交換熱量。
模型材料是鋼，采取的m制，導熱系數52，密度7850，比熱700，間隙處也設置了接觸熱阻，有間隙熱傳導。但是溫度傳遞就是只能傳遞一層單元
CPU 1和CPU 2與封蓋直接接觸，但實際會在表面涂敷導熱硅膠，為考慮導熱膠影響，在耦合面上添加面接觸熱阻，使計算更準確。
5.計算結果分析
5.1 計算分析設置
計算迭代的殘差收斂標準設置為1e-3。創建對發熱工件CPU1的溫度監測，作為隨著計算迭代更新的監測值，輔助判斷計算的收斂情況。
在IGBT功率模塊熱管理中，?使用蒸汽室（?vapour chamber, VC）?取代金屬基板集成于DBC與散熱器之間，?消除了模塊與散熱器連接的接觸熱阻，?大大增強了IGBT模塊的散熱效果。?
采用先進的散熱技術：?
通過提高板片表面換熱系數，?如通過使用具有高表面換熱系數的波紋換熱板片，?能提高整體換熱效率。?
得益于GF的低剛度，GF基TIM的壓縮模量低至0.57MPa，壓縮循環后的回彈率高達 95%，接觸熱阻低至 7.4K mm2/W。
