手機熱仿真的案例
智能手機最硬核的散熱技術是什么？熱仿真幫你找出其中的魔鬼細節(jié)
現(xiàn)在正當夏日最熱時，許多地區(qū)的室外溫度已經高達40度，很多時候我們站在室外甚至會有灼燒感。而現(xiàn)在人們常用的智能手機也是如此，高溫對于手機的使用影響非常大，隨著夏季溫度持續(xù)攀升,很多手機用戶都會遇到手機發(fā)燙嚴重的問題。
手機發(fā)燙的原因
我們平時玩游戲或者打電話時會發(fā)現(xiàn)手機很容易發(fā)燙，這是因為手機的中央處理器在高速運轉。處理器是一個高度集成的芯片，其中包括CPU中央處理器芯片和GPU圖像處理器芯片，還有藍牙、GPS、射頻等一系列芯片模塊，在高強度運轉時會散發(fā)出大量的熱量。
除此之外，現(xiàn)今智能手機的屏幕越來越大，內置軟件也越來越多，在同時運行多個軟件時耗電量會大大增加，散發(fā)的熱量也隨之越來越多，因此人們也會產生一種發(fā)燙容易使手機電量迅速下降的感覺。手機電池在持續(xù)高熱狀態(tài)下運行，其壽命也會受到影響。因此如何準確地計算出手機各關鍵部位的溫升值，對提高手機的壽命和安全性尤其重要。
現(xiàn)在供應商除了通過改善手機內部零件的材料散熱外，利用CAE仿真技術來精確分析手機運行的溫度變化是至關重要的技術手段。
熱仿真的優(yōu)勢和實際應用
熱仿真技術是電子設備散熱技術的重要環(huán)節(jié)，可以在方案階段對熱設計方案可行性、有效性進行全面分析，提高產品可靠性和一次設計成功率，為選擇費效比最優(yōu)的散熱措施提供依據(jù)，減少設計、生產、再設計和再生產的費用，縮短高性能電子設備的研制周期。
展開 Coolstar使用ANSYS產品進行的熱仿真提升智能手機和CPU
Coolstar的客座博客Yi Zheng最新的博客談到他們使用ANSYS產品進行的熱仿真如何幫助提升智能手機和CPU。
查看原文：
https://www.ansys-blog.com/substantial-semiconductor-power-savings-thermal-simulation/#more-20639
熱設計，熱測試，熱仿真聽說讀寫
瞬態(tài)熱測試法能夠測量電子部件一次元散熱路徑的結殼熱阻，以及進行散熱路徑上的結構函數(shù)分析。
瞬態(tài)測試法可以通過測試獲得節(jié)溫，通過結構函數(shù)可以定性，以及定量的得到各個部位的熱阻值，可以評價不同的材料（ 例如Die Attach ）以及其接觸熱阻對芯片總體熱阻的影響。結構函數(shù)還能夠應用于材料熱導率的測試，如ASTM D5470（穩(wěn)態(tài)法）和 ASTM E1461（瞬態(tài)法）以及ASTM D5470 測熱導率。
另外通過測試技術能夠得到準確的仿真參數(shù)（電子元器件熱阻、材料熱阻、各部分材料熱相關物性參數(shù)、封裝實際發(fā)熱面積、接觸熱阻），提供對原始模型仿真的數(shù)據(jù)支撐與對標，使仿真分析能夠最高效準確得在設計研發(fā)端發(fā)揮作用。
熱仿真技術
熱仿真技術是借助CFD技術分析虛擬物理樣機在工作環(huán)境中涉及到的電熱、傳導、對流、輻射、相變等傳熱現(xiàn)象進行仿真計算，對產品的散熱特性進行預測。熱仿真技術可應用于產品的不同階段：
(1) 設計、研發(fā)工作中能夠進行設計思路的快速驗證及優(yōu)化。
(2) 在詳細設計階段樣品成型之前進行虛擬測試解決大多數(shù)問題，通過最大程度減少樣品測試時的試錯進行增效，幫助后期產品的優(yōu)化，實現(xiàn)降本增效。
(3) 對產品運維階段暴露出來的問題可以進行失效原因探究與再現(xiàn)，從而改進設計，提升可靠性。
再結合先進的熱測試技術，獲得仿真分析所需的數(shù)據(jù)（產品結構的熱阻、發(fā)熱面積分布，功率以及材料系數(shù)測試等），可以為仿真提供更加精確的分析參數(shù)，精準地預測設備的散熱特性。
熱設計、熱仿真、熱測試工作貫穿產品的整個設計與研發(fā)周期，為研發(fā)設計構建更強的技術能力。
展開 abaqus橡膠熱仿真：減振橡膠疲勞黏滯生熱的仿真分析-源文件與子程序詳解
04
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減振橡膠疲勞黏滯生熱的試驗與理論分析
4.1黏滯耗能率與損耗模量的關系
4.2損耗模量與頻率應變幅值的關系
4.3 損耗模量與溫度的關系
4.4 黏滯耗能率與頻率幅值溫度關系
05
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仿真分析
5.1 有限元分析流程
5.2 子程序設計
5.3圓柱試樣黏滯生熱仿真分析
5.4沙漏試樣黏滯生熱仿真分析
06
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基于自熱溫升的橡膠疲勞仿真
6.1撕裂與疲勞及其溫度相關性
熱設計，熱測試，熱仿真聽說讀寫-淺談篇
瞬態(tài)熱測試法能夠測量電子部件一次元散熱路徑的結殼熱阻，以及進行散熱路徑上的結構函數(shù)分析。
瞬態(tài)測試法可以通過測試獲得節(jié)溫，通過結構函數(shù)可以定性，以及定量的得到各個部位的熱阻值，可以評價不同的材料（ 例如Die Attach ）以及其接觸熱阻對芯片總體熱阻的影響。結構函數(shù)還能夠應用于材料熱導率的測試，如ASTM D5470（穩(wěn)態(tài)法）和 ASTM E1461（瞬態(tài)法）以及ASTM D5470 測熱導率。
另外通過測試技術能夠得到準確的仿真參數(shù)（電子元器件熱阻、材料熱阻、各部分材料熱相關物性參數(shù)、封裝實際發(fā)熱面積、接觸熱阻），提供對原始模型仿真的數(shù)據(jù)支撐與對標，使仿真分析能夠最高效準確得在設計研發(fā)端發(fā)揮作用。
熱仿真技術
熱仿真技術是借助CFD技術分析虛擬物理樣機在工作環(huán)境中涉及到的電熱、傳導、對流、輻射、相變等傳熱現(xiàn)象進行仿真計算，對產品的散熱特性進行預測。熱仿真技術可應用于產品的不同階段：
(1) 設計、研發(fā)工作中能夠進行設計思路的快速驗證及優(yōu)化。
(2) 在詳細設計階段樣品成型之前進行虛擬測試解決大多數(shù)問題，通過最大程度減少樣品測試時的試錯進行增效，幫助后期產品的優(yōu)化，實現(xiàn)降本增效。
(3) 對產品運維階段暴露出來的問題可以進行失效原因探究與再現(xiàn)，從而改進設計，提升可靠性。
再結合先進的熱測試技術，獲得仿真分析所需的數(shù)據(jù)（產品結構的熱阻、發(fā)熱面積分布，功率以及材料系數(shù)測試等），可以為仿真提供更加精確的分析參數(shù)，精準地預測設備的散熱特性。
熱設計、熱仿真、熱測試工作貫穿產品的整個設計與研發(fā)周期，為研發(fā)設計構建更強的技術能力。
展開 CAE仿真技術在手機產品設計中的應用
手機是由上百個零配件組成，使用CAE技術可以快速地模擬不同工況下屏幕及外殼的承載能力，檢查復雜手機模型的結構，評估主要承載部件：IC、TP、前殼、外殼等是否有損壞風險。對部件變形及材料失效處，進行原因分析，提出并實施優(yōu)化方案。
仿真分析可以有效的避免許多物理試驗，并節(jié)省數(shù)月開發(fā)時間，最終成功地將產品推向市場。
3 模流分析
移動市場競爭激烈，消費著需求不斷變化，如何以獨特別致在眾多產品中脫穎而出，贏得消費者的喜愛，一直是手機制造商重點關注的問題。但是，因為手機產品的復雜程度比較高，外型設計有一定難度，外殼成型中常常遇到縫合線、翹曲、和短射等問題，使新產品之設計開發(fā)周期壓縮受阻。
CAE軟件不僅可以對最佳澆口位置、流動分析、縮短成型周期、翹曲分析，這四個方面進行有限元分析，以此實現(xiàn)精準預測實際生產的產品的短射位置。還可以解決因熱固性塑料的反應過程較熱塑性塑料復雜而導致的外殼模型成型困難的問題，最終調成出最佳的設計及成型參數(shù)。
5 熱仿真
隨著智能手機的發(fā)展，多核手機的出現(xiàn)，手機的性能越來越高，隨之而來手機發(fā)熱成為智能手機普遍的問題。這樣不僅影響舒適感，也影響了手機的性能以及使用壽命。手機的主要熱來源是芯片，芯片過熱導致其提前失效，而芯片的失效又將引起整個設備鼓掌。芯片溫度越高，將越早失效且更易出故障。所以手機的散熱性能被認為是制約其發(fā)展的關鍵因素之一。
通過對手機表面溫度、各元器件溫度、手機散熱，進行熱仿真分析，可以改善智能手機溫升和散熱難題。
展開 Icepak手機網(wǎng)格剖分
目前，手機熱仿真方向，一般采用Flotherm和Icepak，采用這兩款軟件的主要目的在于便于幾何封裝處理。手機為疊層結構，處理好厚度方向的幾何特征，可是仿真比較精確，其他方向上的簡化，影響最大為溫度云圖分布。整體而言，F(xiàn)lotherm和Icepak也很適用于手機散熱方向。
圖1為手機三維CAD圖(網(wǎng)上當?shù)模枪狙邪l(fā)產品)，熱仿真其實為CFD仿真，一般對結構幾何進行前處理簡化，這樣做的目的一是減少網(wǎng)格數(shù)量，二是提高網(wǎng)格質量，避免求解不收斂或者出現(xiàn)非物理解。通過Workbench SpaceClaim對原始幾何進行適當簡化，如圖2所示。
圖1 原始幾何
圖2 簡化后的幾何
幾何處理完后，通過SCDM Icepak功能，將幾何轉換為Icepak可識別的模型，復雜曲面轉化即為異性CAD幾何，如圖3所示。
圖3 Icepak幾何轉換
接著通過Workbench連線方式，將幾何更新到Icepak里面，如圖4所示。
圖4 幾何傳輸
接著建立組件，設置網(wǎng)格尺寸，總網(wǎng)格數(shù)量為600萬左右，其中石墨片和TIM材料的網(wǎng)格數(shù)量為2層以上，如下圖所示。
圖5 TIM材料網(wǎng)格分布
圖6 石墨片網(wǎng)格分布
最后設置求解參數(shù)，點擊計算
展開 急招聘仿真工程師（熱仿真、CFD）
一、公司名稱：中軟國際東莞公司（HW外包）
二、崗位名稱：仿真工程師（熱仿真、CFD）
三、工作內容：
1、HW智能攝像頭熱設計仿真及測試：
2、qiang機、筒機、球機等攝像機熱設計仿真；
3、qiang機、海螺、半球、筒機、球機等攝像機熱測試；
4、使用仿真軟件：
建模軟件主要是Spaceclaim，Creo和DM為輔；
熱仿真軟件 Icepak
四、任職要求：
1、最好具有消費電子類產品仿真相關經驗，汽車、電器行業(yè)的結構性仿真經驗也可以，關鍵是技術能力；
2、本科以上學歷，機械、材料等相關專業(yè)，熟悉材料力學及有限元基本理論優(yōu)先；
3、溝通能力強，工作積極，責任心強,具備一定抗壓能力。
五、上班地點：華為東莞松山湖歐洲小鎮(zhèn)（東莞松山華為研究所上班）
六、薪資待遇：行業(yè)中上水平，看能力、經驗而定。面試通過薪資好談。
七、聯(lián)系方式：中軟國際東莞公司招聘主管 謝先生 13538312983 （微信同號）
@ 虞總 @技術鄰
2021.06.10
展開 儲能電池的熱仿真及其產熱分析
,電池溫度升高會進一步促使反應的加劇,從而形成產熱與溫升的正反饋?當溫度超過一定限制時,電池可能會出現(xiàn)膨脹?泄露?乃至爆炸等不安全因素?不僅如此,在充電過程中負極側極易產生鋰枝晶而易縮短電池壽命?因此,對電池的產熱行為深入研究對電池的安全保障及延長電池壽命有著極大的幫助?
目前已經商業(yè)化生產并使用的獨立式光伏系統(tǒng)中一般采用蓄電池作為儲能裝置,但蓄電池的使用壽命一般僅在6~7年,所以目前采用鋰電池構建儲能裝置已成為目前研究的一大重點?本文采用儲能電池常用的磷酸鐵鋰電池(LiFePO4)作為研究目標,計算出仿真過程中所需的熱物理參數(shù),使用ICEM CFD繪制電池模型并畫出結構化網(wǎng)格,轉而使用ANSYS Fluent軟件進行數(shù)值仿真,研究單體電池在1C恒流放電時溫度分布情況,最后與實驗數(shù)據(jù)對比驗證仿真結果的準確性。
展開 仿真實例：復材的雷擊直接效應仿真（熱仿真部分）
對復材內外表面設置熱表面屬性：假設外表面在巡航速度下，設對流熱交換系數(shù)為90W/m2/K；內表面為靜止空氣，設對流熱交換系數(shù)為4W/m2/K。
邊界條件設為絕熱
7.開始仿真，獲得溫度分布結果。
0-1μs溫度變化過程
在1μs時不同層的溫度結果：
第一層0°
第二層45°
第三層-45°
第四層90°
從結果可知雷擊附著點周邊溫度急劇上升，在1μs已超過1000℃，最高達2850℃，這將超材料的燃點，因此雷擊位置處的部分區(qū)域將被“燒穿”。
小結：
1. 雷擊的直接效應仿真可使用LF Time Domain Solver和 Transient Thermal Solver分別進行電磁和熱的仿真。
2. 復合材料的建模選擇各向異性材料，根據(jù)坐標系類型可使用Local Solid Coordinate System。
3. 為了獲得更好的仿真結果，應當在雷擊附著點適當加密網(wǎng)格。
4. 使用SAM工具支持將avg_ohmic_loss結果直接導入熱仿真作為激勵源。
5. 熱仿真需要設置相應的熱表面屬性和邊界條件。
文章來源CST仿真專家之路
展開 熱仿真和熱特性優(yōu)化 在汽車LED車燈上的應用
圍繞LED的自身特點，光與熱的設計以及其他圍繞核心問題而衍生的其他流動傳熱問題是整燈開發(fā)中尤為重要的部分， LED燈的設計研發(fā)，需要考慮與之相關的一系列問題：
整燈熱設計
模組熱仿真與設計
散熱器的選擇與設計
LED與PCB的熱設計與仿真
LED生命周期預測
LED光熱特性校核
風扇型號選擇與位置優(yōu)化
熱界面材料的測試與仿真
太陽輻射仿真
水膜與內部通風情況預測
做為車燈研發(fā)中的計算機仿真技術在整燈的設計與研發(fā)中具有功能與優(yōu)勢，對于LED來說，僅有仿真技術還很難達到精益研發(fā)的需求。研究開發(fā)階段仿真和測試結合將是新一代LED光熱一體化設計發(fā)展趨勢之一。
以下，我們將提供在整燈研發(fā)過程中熱設計關鍵部分的解決方案，用以完成如下工作：LED熱仿真與測試、車燈結構件的溫度預測、太陽輻射問題的研究、冷凝仿真與水膜厚度預測。
1.LED熱仿真與測試
就LED前大燈研制成本而言，大體分為遠近光燈模組，日行，轉向模塊，塑料件，傳動裝置，位置傳感器，電控及光學系統(tǒng)等、在防霧處理這樣一個重要成本單元中，又有很大比例是模組設計，所以從模組研發(fā)著手，在縮短研發(fā)周期的前提下，降低余量和成本，對于車燈研發(fā)有很大的意義。
展開 
熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統(tǒng)性能研究-STARCCM+
3、基于液體熱管理系統(tǒng)仿真分析
3.1、液體熱管理系統(tǒng)流場仿真分析
使用CFD軟件對液體熱管理系統(tǒng)流場進行仿真分析，當冷卻液流量為12L/min時，系統(tǒng)冷板及管路的仿真壓力云圖和速度云圖如圖3和圖4所示。分析結果表明，冷卻液進出口壓差為51kPa較為合理，整個流場流速分布均勻，符合設計要求。
3.2、快充冷卻性能仿真
設定快充冷卻過程仿真分析邊界條件及初始條件：環(huán)境溫度40℃，冷卻液流量12L/min，進水溫度15℃，快充倍率1.5C，發(fā)熱功率1978W，快充30min后充電倍率跳轉至0.3C，發(fā)熱功率為828W。仿真結果如圖5所示。整個充電過程最高溫度44.5℃，充電結束時，上極柱最高溫度為31℃，下極柱最低溫度為23℃，溫差8℃。
3.3放電冷卻性能仿真
設定放電冷卻過程仿真分析邊界和初始條件：環(huán)境溫度40℃，冷卻液流量12L/min，進水溫度15℃，放電倍率1C，發(fā)熱功率1407W。仿真結果如圖6所示。整個放電過程電池最高溫度42℃，放電結束時，上極柱最高溫度為34℃，下極柱最低溫度為25℃，溫差9℃。
3.4加熱性能仿真
設定低溫加熱過程仿真分析邊界條件：環(huán)境溫度-20℃，冷卻液流量12L/min，進水溫度35℃，當最低溫度達到15℃后停止加熱。仿真結果如圖7所示。整個過程電池最高溫度30℃，充電結束時，上極柱最高溫度為23.5℃，下極柱最低溫度為15℃，溫差8.5℃。
4、實驗驗證
4.1、實驗條件和實驗設備
(1)實驗條件(環(huán)境溫度、濕度、壓強等)實驗過程環(huán)境溫度-30～40℃，濕度30%～50%，壓強101.325kPa。
展開 系統(tǒng)仿真軟件AMESim熱管理模塊學習：熱管理基礎
這期和大家一起學習下Amesim在熱管理領域的建模基礎知識，其實對于軟件的學習，知道軟件基本的操作和流程之后，就是對照著實例去學習，有問題先查資料和看help文檔，實在不會的上論壇百度等搜索，再搞不定的就去請教用過或者會的人，這樣的效率是最高的，誠然，從基礎到精通，現(xiàn)在不適合像學生時代一樣先搭建總體的框架再一個個功能去學習，那樣太枯燥并且比較慢，每個人都有適合自己的學習方法，僅供列位參考！
一、基礎回顧
我們回顧一下之前學習的仿真流程：
從左到右分別是：
1）草圖模式：簡而言之就是類似于Simulink一樣，搭建系統(tǒng)的組件，俗稱搭積木，模型要搭建完整，所有端口必須連接；
2）子模型模式：目的是給每個元件分配不同的數(shù)學方程，方便后面解算使用（不知道可以看help以及可以選擇最簡化一鍵配置）；
3）參數(shù)模式：對于數(shù)學方程的參數(shù)和元件參數(shù)進行設定；
4）仿真模式：選擇求解器，仿真時間和采樣頻率。
二、熱管理基礎知識
Amesim中與熱相關的庫
Pneumatic：氣體相關庫，對流等等
Thermal：固體相關，熱傳導，熱輻射等
Thermal Hydraulic：流體相關，流體固體對流換熱
2. 基本理論
對于Thermal庫中，基本元件分類如下所示：
傳感器可以獲得熱源，熱計算用來計算換熱和熱輻射、熱對流等，濕空氣屬性對于乘員倉計算需要用到。
如上圖，每一個元件的接口代表了和外界的特性、屬性接口，比如上圖，對于熱容模塊，熱容僅僅代表了一個溫度狀態(tài)，是計算溫度反應材料屬性和溫度的變化。對于換熱的三種方式，前提條件是具備溫差才能進行換熱。熱傳導模塊的輸入是溫度，輸出是熱量，對于端口1和2是剛好相反：
其他模塊同理，在使用時候一定要注意輸入和輸出是什么。
展開 如何在熱交換器中同時使用流動仿真和熱分析
步驟1：
通過此圖形創(chuàng)建簡化熱交換器
步驟2：
在 SW 中，您可以獲得 model。打開 “Flow Simulation” 模塊
步驟3：
創(chuàng)建新的流程項目
步驟4：
在“type of task”（任務類型）頁面上，打開“Heat conduction in solids”（固體中的熱傳導）
步驟5：
在“fluid”頁面上添加“water”
步驟6：
在“material”頁上添加 material aluminum。所有其他參數(shù)均為默認值
步驟7：
在細部孔中創(chuàng)建插件
步驟8：
在細部孔上創(chuàng)建邊界條件。在套管入口處創(chuàng)建質量流量 5kg/s 的參數(shù)。溫度為 573K
步驟9：
在外殼外部，創(chuàng)建一個邊界條件 “ambient pressure”
步驟10：
在管道入口處，創(chuàng)建一個邊界條件，“輸入速度”為 1m/s，溫度為 278K
步驟11：
在管道出口處，設置邊界條件“出水速度”1m/s
步驟12：
開始計算
步驟13：
計算后添加結果“流動軌跡” – 流動溫度，類型 – 管材，內管面（進管、出管），點數(shù) - 100
步驟14：
添加結果 “流動軌跡” – 流動溫度，類型 – 管材，內管面（進、出），點數(shù) – 20
步驟15：
你得到結果！！
溫度上升約 30 度。
我不知道您的熱交換器的參數(shù)，因此結果是近似的。
展開 熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統(tǒng)性能研究-STARCCM+
3、基于液體熱管理系統(tǒng)仿真分析
3.1、液體熱管理系統(tǒng)流場仿真分析
使用CFD軟件對液體熱管理系統(tǒng)流場進行仿真分析，當冷卻液流量為12L/min時，系統(tǒng)冷板及管路的仿真壓力云圖和速度云圖如圖3和圖4所示。分析結果表明，冷卻液進出口壓差為51kPa較為合理，整個流場流速分布均勻，符合設計要求。
3.2、快充冷卻性能仿真
設定快充冷卻過程仿真分析邊界條件及初始條件：環(huán)境溫度40℃，冷卻液流量12L/min，進水溫度15℃，快充倍率1.5C，發(fā)熱功率1978W，快充30min后充電倍率跳轉至0.3C，發(fā)熱功率為828W。仿真結果如圖5所示。整個充電過程最高溫度44.5℃，充電結束時，上極柱最高溫度為31℃，下極柱最低溫度為23℃，溫差8℃。
3.3放電冷卻性能仿真
設定放電冷卻過程仿真分析邊界和初始條件：環(huán)境溫度40℃，冷卻液流量12L/min，進水溫度15℃，放電倍率1C，發(fā)熱功率1407W。仿真結果如圖6所示。整個放電過程電池最高溫度42℃，放電結束時，上極柱最高溫度為34℃，下極柱最低溫度為25℃，溫差9℃。
3.4加熱性能仿真
設定低溫加熱過程仿真分析邊界條件：環(huán)境溫度-20℃，冷卻液流量12L/min，進水溫度35℃，當最低溫度達到15℃后停止加熱。仿真結果如圖7所示。整個過程電池最高溫度30℃，充電結束時，上極柱最高溫度為23.5℃，下極柱最低溫度為15℃，溫差8.5℃。
4、實驗驗證
4.1、實驗條件和實驗設備
(1)實驗條件(環(huán)境溫度、濕度、壓強等)實驗過程環(huán)境溫度-30～40℃，濕度30%～50%，壓強101.325kPa。
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