PCBA散熱仿真的案例
PCBA應變分析的探討_熱應變03_仿真 ￥14.9
正確的說法應該是仿真是試驗的一部分。
而不是說仿真無法代替試驗。
一 分析背景
由上文測試篇可知，熱測試較復雜。而且任何試驗，都會有外界干擾。而仿真可以保持穩定性，并能解釋試驗的問題。節省時間和資源。
按照理論篇、測試篇的指導，仿真主要會有以下內容：
本文分五部分：
1. FE 建模
2. 材料模型
3. 邊界條件
4. 后處理結果
5. 劃重點
二 仿真流程
2.1 FE 建模
兩種方法進行，有限元模型建模。
不同的建模方式需要考慮材料設置不同，見2.2小節。
1. 簡化的等效實體建模
AnsysWB-基于PSD譜的PCBA振動仿真 ￥10
隨機振動分析使您能夠確定結構對本質上隨機的振動載荷的響應。隨機性是激勵或輸入的一個特征。典型應用包括飛行中的飛機所承受的載荷、在崎嶇道路上行駛的送貨卡車，以及海上結構物所承受的波浪載荷。許多隨機過程遵循高斯分布，也稱為正態分布。假設激勵遵循高斯分布。1σ值表示68.3%的時間內的發生率，而3σ值表示99.7%的時間內的發生率。在隨機振動分析中，由于輸入激勵本質上是統計性的，因此位移和應力等輸出響應也是統計性的。在Ansys中，譜密度響應通常被稱為響應功率譜密度（RPSD）。
伏圖-電子散熱模塊介紹和路由器自然散熱仿真應用
jishulink" rel="noopener noreferrer" target="_blank">【第12期】伏圖(Simdroid)電子散熱模塊介紹和路由器自然散熱仿真應用 - Simapps Store - 工業仿真APP商店</a></p><p><strong>系列直播回放：</strong><a href="https://www.simapps.com/v/225936.html?jishulink" rel="noopener noreferrer" target="_blank"><strong>“仿真APP賦能千行百業”系列直播-合集 - Simapps Store - 工業仿真APP商店</strong></a></p>
展開 盒式自然散熱產品散熱設計和熱仿真方法 ￥29.9
對于室內封閉的盒式自然散熱產品，熱量終歸要全部通過外殼散失到空氣中去。目前絕大多數電子產品，仍然采用自然散熱設計。本文檔以一個盒式設備為例，從需求分析，到中間各環節的散熱方案改進做了詳細闡述，并列示了這類產品熱仿真設置關鍵注意事項。
文檔還論述了一種新型散熱方案的巨大優勢。
讓電子散熱仿真更高效，更簡單：幾分鐘完成機箱散熱前處理
從2000年碩士期間開始，一直從事CFD數值仿真，從自主開發程序到商業軟件，對CFD數值模擬具有豐富經驗。在日期間一直從事流體仿真工作，從汽車發動機燃燒，燃料電池數值模擬，電子散熱到化工，原子能等領域承接過大型CFD工程項目以及技術支持，積累了豐富的工程經驗，與汽車領域的豐田，本田，日產，以及其他領域的住友化學，新日本石油，三菱，松下等大型客戶進行過技術支持以及咨詢項目。
設計仿真 | 直播預告-電池熱失控仿真與電力電子散熱仿真解決方案
?研究使用風扇、散熱器、水套等的有效冷卻方法。
?用冷卻效率評估水套中的壓力損失考慮變速箱和變速器的熱效應。
通過逆變器的仿真分析案例介紹Cradle CFD的電力電子的快速熱仿真分析解決方案。
仿真APP應用案例——電力設備干式變壓器散熱仿真分析
因此，有效的散熱對于干式變壓器的安全穩定運行至關重要。
散熱仿真助力電力系統安全穩定
散熱仿真為干式變壓器的散熱設計與優化提供了科學、高效的手段。通過建立精確的數學模型，模擬不同工況下變壓器內部的溫度分布和熱流傳遞過程，工程師能夠深入了解變壓器的散熱特性。利用散熱仿真，可以在設計階段就對變壓器的結構、散熱方式、冷卻介質等進行優化，提前預測并解決潛在的散熱問題，避免在實際運行中出現過熱故障。同時，散熱仿真還能為運行中的干式變壓器提供實時監測和故障預警，根據環境溫度、負載變化等因素，及時調整散熱策略，保障變壓器始終處于最佳運行狀態，大大提高了電力系統的可靠性和穩定性。
電力設備干式變壓器散熱仿真分析APP封裝了冷卻風扇安裝與運行參數、包封材料物性參數以及高中低壓線圈熱損耗等參數，可快速計算風冷條件、材料特性及熱損耗分布等改變的情況下對變壓器各部件換熱溫度及冷卻通道流場的影響。電力設備干式變壓器散熱仿真分析APP可查看固體部件表面溫度及熱通量云圖、流場中矢量、流線圖等工程中所需的計算結果。
在線體驗此仿真APP：電力設備干式變壓器散熱仿真分析 - Simapps Store - 工業仿真APP商店
展開 仿真應用 | ANSYS Icepak 散熱仿真系列-CAD模型的識別與簡化
ANSYS Icepak 作為一款專門用于電子產品散熱分析的仿真軟件，集幾何建模、網格生成、求解和后處理于一體。在封裝、組件、板和系統級的熱分析領域獲得日益廣泛的關注。
ANSYS Icepak 的幾何建模包括自建模型和模型導入兩種方式，其中模型導入更為常用，即將CAD模型進行轉化處理后導入 ANSYS Icepak 軟件。本文主要介紹以 ANSYS SCDM 為基礎的 ANSYS Icepak 模型導入及其處理方式，
包括模型識別與模型轉化。
模型識別是指將 CAD 模型轉為 ANSYS Icepak 認可的三維模型，并進行適當的幾何處理，刪除產品上不影響散熱或發熱的零件整體或細節特征，以及一些不必要的圓角設計，可通過ANSYS SCDM 中 Workbench 選項卡內的 Identify Objects（識別對象）進行操作。
模型簡化是指將無法直接識別或需簡化處理的 CAD 模型進行操作，使它們能夠與ANSYS Icepak 對象幾何相容。ANSYS SCDM 中的 IcePak Simplify（仿真簡化）工具用于簡化主體，其中簡化類型分別為0級、1級、2級、3級。
展開 設計仿真 | Cradle CFD助力新能源汽車電驅動設備噴油冷卻散熱仿真
海克斯康工業軟件旗下的Cradle CFD軟件能提供實用的、先進的計算流體動力學仿真和可視化解決方案。它具有卓越的處理速度、精細的技術和高用戶滿意度，已被用于汽車、航空航天、電子、建筑、風扇、機械和海洋開發等領域，以解決熱和流體問題。除此之外，Cradle CFD整合了多物理場協同仿真和單向聯合仿真功能，以實現與結構、聲學、電磁、機械、一維、優化、熱環境、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科的工程問題。Cradle CFD強大的后處理功能，可以生成視覺上逼真的仿真圖形，輕松表達仿真數據結果，為用戶實現高級仿真處理并提供更好的設計建議。
圖1 Cradle CFD 進行汽車及飛行器外氣動模擬
新能源汽車電驅動系統是指利用電動機將電能轉化為機械能來驅動車輛運行的系統，是新能源汽車的核心部件。該系統的散熱對整車安全和高效運行有重要影響。
展開 基于Icepak的船舶儲能電池散熱特性仿真分析
3 風冷散熱系統仿真分析
3.1 風冷散熱系統的設計與仿真
風冷散熱有自然風冷和強制風冷這兩種方式。對于船舶上的大功率電氣設備，自然風冷已經無法滿足其散熱要求。為此，本文為儲能電池包設計了一套強制風冷散熱系統，即通過安裝軸流風扇的方式來增加擾動，加快電池組的散熱。根據電池包的組成結構，處于中間位置的電池模組溫度要比處于邊緣位置的高，因此選擇在電池包底部中心位置安裝軸流風扇，頂部設通風孔，其余為壁面，散熱系統的具體結構如圖2所示。
圖2 強制風冷散熱系統
利用Icepak軟件對整個散熱系統進行網格劃分，為兼顧仿真計算的效率與精度，采用混合網格劃分的方法，即在不同的區域設置不同的網格尺寸。風冷散熱系統的總體網格劃分如圖3(a)所示，共設置了530182個網格，整體剖面網格如圖3(b)所示。
圖3 強制風冷散熱系統的網格劃分
設置環境溫度為20℃,軸流風扇直徑為15cm, 風速為5m/s。考慮儲能電池1C放電工況，電池的生熱率為9964W/m3。將相應的參數輸入到仿真模型中，經過計算得到如圖4所示的儲能電池包溫度場分布。從溫度分布云圖中可以看出，電池包整體溫度分布不均勻，兩側電池模組溫度較高，最高溫度達到了64.27℃,位置靠近風扇的中間模組溫度較低，最低溫度為37.88℃,最大溫差超過了25℃。一般要求電池模組最高溫度不超過50℃,模組間的溫差不超過5℃,顯然該風冷散熱系統不能滿足實際的工作要求。
圖4 儲能電池包溫度場分布
3.2 不同參數下電池散熱特性分析
為改善強制風冷系統的散熱效果，現對風冷散熱系統中的關鍵設計參數進行調整，即增加入口風速、增大風扇半徑、增加風扇數量，并結合仿真結果分析參數的調整對電池組最高溫度和溫度一致性的影響。
展開 電氣設備散熱仿真實例分享
在 BLOCK Transformatoren 公司的案例中，他們比較了幾種仿真軟件的處理方法和結果，最后一致認為 COMSOL Multiphysics 是最適合的。
最后，這個模型涉及同時求解最多 800 萬個自由度，使用了直接和迭代求解器的強大組合。內存的使用最高達到 89GB。
為了能夠求解高度復雜的模型，他們選擇了具有基準集群的 Ready-to-Go+(RTG+) 軟件包，以獲得最佳性能。有了 BLOCK 公司為高級仿真準備的所有設置，我們可以期待他們的產品在未來達到更高的性能極限。
文章來源COMSOL
基于Icepak的水下航行器電池艙段散熱仿真分析
摘 要：針對水下航行器的鋰電池組發熱問題，利用ANSYS Icepak軟件對不同散熱條件下的電池艙段內溫度氣流分布情況進行了仿真分析。結果表明：相比于艙內空氣自然對流冷卻，使用風冷散熱可大幅降低電池組平均溫度，并改善電芯之間的溫差，有利于提高電池組的環境適應性和放電功率，進而提升水下航行器的安全性和可靠性。
關鍵詞：鋰電池;Icepak;散熱仿真;水下航行器溫度場;
0 引言
隨著鋰電池的蓬勃發展，水下航行器越來越多的使用鋰電池作為動力能源。為滿足水下航行器的能量和功率需求，鋰電池組常采用單體密堆積方式成組，且水下航行器的電池艙段為密封環境，鋰電池組長時間高倍率放電所產生的熱量容易積累，導致部分單體電池溫度過高，發生內短路，進而引發熱失控[1]。因此，對水下航行器的電池艙段進行散熱設計及仿真分析，對保證水中裝備鋰電池組的安全可靠工作具備重要意義。
本文以水下航行器電池艙段為研究對象，利用Icepak有限元分析軟件對不同條件下艙內空氣自然對流散熱和風冷散熱的電池艙段溫度場進行數值模擬，得到不同風機功率、風機方向、電池單元間隙條件下電池艙段內部的溫度氣流分布，分析了電池艙段內部傳熱特性，并研究了影響電池艙段溫度場的主要因素。
1 計算模型
1.1 模型簡化
水下航行器電池艙段一般較長，電池艙段內沿軸向的熱量傳遞極少，為節約計算時間，將電池艙段的熱仿真簡化電池模塊艙段熱仿真分析。此外，電池艙段內各種螺釘、導線和鋁合金外框等對電池溫度場的影響很小，故在熱仿真分析時也將其省略。電池模塊由8個電池單元堆積組成，電池單元由8個單體電芯串聯組成，對64個電芯從左下方開始，順時針依次編號，電池模塊艙段模型及電芯標號如圖1所示。
展開 電動汽車電池組散熱仿真研究
摘 要：首先使用平行布置形式、X形布置形式以及梯形布置形式圓柱電池組的排列方式，采用COMSOL建立圓柱電池模型，并設置放電發熱條件，在相同布置形式不同風速的電池組以及不同布置條件下相同風速的電池組，對其做固體和流體傳熱（ht）仿真計算，獲得不同單體排列及不同進出風口開設下的溫度云圖分布，通過分析相同布置形式的出風口溫度云圖得出風速與溫度的關系，通過橫向對比不同布置形式的電池組溫度云圖，得出最優布置形式方案。
關鍵詞：電動汽車;電池組散熱;仿真研究;
1 引言
電動汽車的散熱主要是電池組散熱，由于散熱效果直接影響電動汽車的使用，所以動力電池組設計作為電動汽車三電系統設計是極為重要的，在有限的車體安裝空間中設計合理的電池組排列方式以及最佳的熱管理方案[1]。本文通過建立溫度場模型，對電池組模型進行二維仿真，雖然對模型有部分簡化，但還是可以分析出在不同布置形勢下的散熱效果，可以在使用中選擇圓柱電池的最優排布方式，提出降低電池組溫度的方法，可以在實際使用中用此方法延長電池組的壽命。
2 圓柱電池組溫度場建模與仿真條件
2.1 電池組二維模型建立與網格劃分
對模型進行了部分簡化的處理后，使用COMSOL進行了二維建模，建模如圖1所示，選擇了25個18650電池為一組進行建模，并只考慮了平行、X形以及梯形的布置形式，模型左邊藍色線條為進風口，右邊為出風口，如圖1所示。
(a）圖為平行布置形式電池排列方案，（b）圖為X形布置形式電池排列方案，（c）圖為梯形布置形式電池排列方案，三個方案的藍色邊緣的是進風口，右邊黑色并且凸起的邊緣為各個布置模型的出風口，圖中的25個圓形結構為18650圓柱電池的簡化模型。
展開 基于溫度場仿真的干式變壓器散熱設計
在靠近出風口和進風口的位置，散熱情況較差，查看室內空氣的流速圖可以發現，在距離出口最近的位置，高壓繞組位于頂頭，距離出口位置最近，出風口的位置呈直角，空氣壓強容易受到一定影響，會造成高壓繞組的包封內空氣稀薄，進而影響散熱效果。
圖4 模型邊界設置
圖5 溫度分布情況
基于此，將干式變壓器的箱體出風口位置進行優化設置，將空氣的出口自位置向上位移300mm, 保持出風口的高度不變，進風口的寬度縮小100mm, 箱體的長度增加0.2m, 根據計算的結果，繞組的熱點溫度得到了一定的降低，繞組的平均溫度得到了降低。通過查看空氣流場的流速分布情況，通往出風口的繞組氣流達到120°的角度，說明空氣流動較為順暢。室內循環空氣的流速分布如圖6所示。
圖6 室內循環空氣流場流速分布情況
5 結束語
通過有限元分析建立干式變壓器散熱仿真，得到干式變壓器本體的溫度場的分布情況和干式變壓器的箱體內流場分布情況，發現干式變壓器易產生過熱的部位和影響干式變壓器散熱的因素，并針對性地進行仿真和結果優化仿真，可有效降低變壓器的易熱點溫度。同時根據仿真情況對干式變壓器箱體的出風口位置進行優化，并經過試驗驗證，通過優化出風口的位置設置，可有效改善干式變壓器的散熱情況，這對同類型產品的散熱設計具有一定參考價值。
參考文獻
[1] 田慕琴，朱晶晶，宋建成，等.基于流固耦合分析的礦用干式變壓器溫度場仿真[J].高電壓技術，2016,42(12):3972-3981.
[2] 王珊珊，肖黎，廖才波.110kV環氧澆注干式變壓器流體-溫度場的有限元仿真計算[J].變壓器，2016,53(1):1-5.
[3] 吳紅菊，賀銀濤.基于溫度場仿真分析的干式變壓器散熱設計[J].機電工程技術，2019,48(8):183-185.
展開 戶外通信機柜電子散熱仿真
各方案計算結果，監控點溫度匯總如下：
各方案計算結果，監控點溫度匯總如下：
（1）設計要求機柜內部風扇入口的溫度不應超過65 ℃，如果不加換熱裝置（方案1）僅靠內部風扇無法達到設計要求，因此需要加入換熱器，增強機箱內部空氣對流，提高散熱效率，加入散熱器后（方案2），可以達到要求的設計溫度；
（2）減小風扇與工作模組的距離（方案3相比方案2）對溫度控制改善不明顯，初步判斷是由于在方案2中風扇與工作模組的距離本身已較近且其間無其他器件遮擋，風壓損失并非是影響模組散熱的主要因素；
（3）方案4在機柜頂部增加了隔熱泡棉，方案5在柜頂加涂隔熱漆。兩方案相比方案2改善均不大，說明本案例中工作模組的溫控挑戰主要源于自發熱量的散出，太陽輻射對關鍵元器件的溫升影響較小；
（4）下圖展示了方案2（左）和方案5（右）機柜頂部的溫度云圖，可以看出，加涂隔熱漆雖然無法對內部元器件的工作溫度產生明顯影響，但卻可顯著降低機柜頂部本身的溫度。
總結
本案例使用自主電子散熱軟件Simetherm對戶外通信機柜進行了熱仿真，軟件支持模塊化、參數化建模以及屬性設置，可快速建立仿真模型。同時支持不同求解條件設置、計算和后處理。可作為專業、高效的CAE軟件進行熱設計，降低研發成本。
對戶外機柜的仿真結果顯示，加入換熱器可大幅降低機柜內溫度，確保元件的工作溫度不超過設計要求，而改變風扇位置、加裝隔熱棉等方案對結果改善不大；機柜頂部加涂隔熱漆雖然同樣無法有效降低機柜內部溫度，但卻可以減小太陽輻射吸收率，從而使柜頂本身的溫度降低。
關于云道智造和Simetherm
北京云道智造科技有限公司成立于2014年，是國際上Democratizing CAE（仿真大眾化）理念與技術的先行者，致力于構建工業互聯網時代的科學計算中心，實現仿真軟件自主化和科學計算大眾化。
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