電子機(jī)箱
關(guān)注創(chuàng)建者：天洑軟件 創(chuàng)建時(shí)間：2023-11-07
電子機(jī)箱的視頻教程
讓電子散熱仿真更高效，更簡(jiǎn)單—幾分鐘完成機(jī)箱散熱前處理
**直播課程課件+軟件免費(fèi)試用請(qǐng)前往免費(fèi)下載：https://www.yqgqt.org.cn/software/45 讓電子散熱仿真更高效，更簡(jiǎn)單—幾分鐘完成機(jī)箱散熱前處理 適用人群：電路板，PC等電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員、熱設(shè)計(jì)工程師、CFD仿真工程師 讓電子散熱仿真更高效，更簡(jiǎn)單——幾分鐘完成機(jī)箱散熱前處理（免費(fèi)）【已結(jié)束】?直播時(shí)間：2021-04-08 19:30 隨著集成技術(shù)和微電子封裝技術(shù)的發(fā)展
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SimLab Electronics Thermal電子熱仿真
SimLab Electronics Thermal電子熱仿真 1.ElectroFlo簡(jiǎn)介； 2.PCB板級(jí)熱分析； 3.焦耳熱分析； 4.電子機(jī)箱強(qiáng)制空冷熱分析 5.液冷散熱。
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電子機(jī)箱的實(shí)例教程
一、背景介紹
熱設(shè)計(jì)就是通過合理的散熱方式保證良好的熱環(huán)境，確保電子設(shè)備可靠的工作。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，且越來越趨于小型化，散熱問題成為了影響設(shè)備可靠性的重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電子設(shè)備有超過一半的故障是由過熱引起的，并且故障率會(huì)隨溫度升高成指數(shù)式增長(zhǎng)。為了有效避免電子設(shè)備機(jī)箱內(nèi)溫度過高，影響電子器件正常工作，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就需要考慮散熱。傳統(tǒng)方法是根據(jù)指標(biāo)要求和工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)出樣品，做出樣機(jī)后用環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試，根據(jù)測(cè)試發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，不斷循環(huán)得到合格產(chǎn)品，其研制周期和成本都普遍較高。
圖1 典型電子設(shè)備機(jī)箱結(jié)構(gòu)（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
機(jī)箱機(jī)柜裝配了大量電控組件，這些組件在使用過程中散發(fā)大量熱量，如果不及時(shí)有效地將這些熱量散發(fā)到環(huán)境中，將導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)元器件或部件溫度過高，影響設(shè)備運(yùn)行性能，甚至引發(fā)器件損壞，降低整體設(shè)備的穩(wěn)定性和壽命。目前電子設(shè)備的散熱方式可分為自然散熱、風(fēng)冷散熱、液冷散熱、熱電制冷和熱管冷卻等。
風(fēng)冷散熱一般指采用風(fēng)扇、空調(diào)等設(shè)備對(duì)機(jī)箱機(jī)柜進(jìn)行散熱，其主要特點(diǎn)：
（1）風(fēng)冷系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、安裝方便、故障率低，在北方部分城市的冬季還可以利用自然冷源對(duì)機(jī)柜進(jìn)行散熱；
（2）風(fēng)冷散熱的本質(zhì)是將設(shè)備產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移到環(huán)境中，成本遠(yuǎn)低于其他散熱方式；
（3）散熱效率相對(duì)較低。風(fēng)冷散熱通過機(jī)箱內(nèi)散熱器及外表面對(duì)機(jī)箱內(nèi)電子設(shè)備散熱，散熱效率較低；
（4）散熱風(fēng)扇噪聲較大，影響使用者體驗(yàn)。
圖2 典型風(fēng)冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
液冷冷卻通常是指利用液體冷卻介質(zhì)對(duì)機(jī)柜進(jìn)行冷卻，液冷冷卻系統(tǒng)通常包括直接水冷系統(tǒng)、水冷背板系統(tǒng)和環(huán)路熱管系統(tǒng)等，其主要特點(diǎn)：
（1）散熱效率高。液冷散熱功率可達(dá)200 W/cm2，是風(fēng)冷散熱的20 倍；
（2）噪音低。
展開 電子裝備機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、通風(fēng)散熱和電磁屏效三方面的約束。實(shí)際工作中的電子裝備受到 結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)、溫度場(chǎng)和電磁場(chǎng)的共同作用，它們都是機(jī)箱結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)。由于機(jī)箱的電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)和結(jié)構(gòu)位 移場(chǎng)之間存在一定耦合關(guān)系，該文建立了電子裝備的多場(chǎng)耦合模型，并在此基礎(chǔ)上提出多場(chǎng)耦合的優(yōu)化模型，可 用于實(shí)際機(jī)箱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，將其應(yīng)用于某電子設(shè)備機(jī)箱實(shí)物的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，取得了滿意的結(jié)果。
基于多場(chǎng)耦合的電子裝備機(jī)箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf
展開 1 案例背景
電子機(jī)箱是承載電子設(shè)備的箱體，比如電腦主機(jī)。機(jī)箱內(nèi)電子元件工作會(huì)發(fā)熱，為了讓熱量及時(shí)排出，常用風(fēng)扇強(qiáng)迫外界空氣流經(jīng)機(jī)箱，進(jìn)行散熱。本仿真目的是計(jì)算電子元件發(fā)熱功率及進(jìn)風(fēng)量一定時(shí)，機(jī)箱內(nèi)的溫度分布情況，進(jìn)而輔助機(jī)箱的熱設(shè)計(jì)。
本案例需要的輸入文件和參數(shù)信息如下表：
網(wǎng)格文件
Chassis.msh
物理模型
不可壓
湍流模型
SST k-omega
邊界條件
風(fēng)速：2m/s
功率熱源8個(gè)，共計(jì)31.5W
圖1 網(wǎng)格模型
2 網(wǎng)格處理
2.1新建工程
a. 啟動(dòng)AICFD 2024R1；
圖2 AICFD窗口
b. 選擇 文件> 新建，新建工程，選擇工程文件路徑，設(shè)置工程文件名，點(diǎn)擊“確定”。
圖3 新建工程
2.2網(wǎng)格導(dǎo)入
a. 單擊菜單欄 網(wǎng)格> 導(dǎo)入網(wǎng)格 ，這個(gè)模型包括機(jī)箱外殼、里面的空氣，以及內(nèi)部器件。
圖4 網(wǎng)格導(dǎo)入
b. 空氣從2個(gè)圓形入口以2m/s流入，從另一側(cè)的三列長(zhǎng)方形出口流出。
圖5 空氣流動(dòng)方向
3 求解設(shè)置
3.1求解模型
a. 雙擊 求解> 求解模型，設(shè)置湍流模型。時(shí)間選穩(wěn)態(tài)，流動(dòng)選不可壓。方法選湍流，熱效應(yīng)處勾選能量。
圖6 模型設(shè)置
b. 右擊 材料> 添加材料，本案例涉及的材料有4種，包括軟件內(nèi)置的：鋁和空氣；另外2種電路板和芯片需要額外添加。
展開 AICFD是由天洑軟件自主研發(fā)的通用智能熱流體仿真軟件，用于高效解決能源動(dòng)力、船舶海洋、電子設(shè)備和車輛運(yùn)載等領(lǐng)域復(fù)雜的流動(dòng)和傳熱問題。軟件涵蓋了從建模、仿真到結(jié)果處理完整仿真分析流程，幫助工業(yè)企業(yè)建立設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化相結(jié)合的一體化流程，提高企業(yè)研發(fā)效率。
一、概 要
1）案例描述
本案例針對(duì)電子機(jī)箱強(qiáng)迫風(fēng)冷的熱仿真分析，該模型前側(cè)布有兩個(gè)進(jìn)口，后側(cè)為出口，機(jī)箱內(nèi)布置有PCB板，板卡上有散熱器和各類芯片。使用湍流模型和熱源模型對(duì)機(jī)箱內(nèi)芯片散熱進(jìn)行熱仿真分析。
導(dǎo)讀
SOLIDWORKS Flow Simulation經(jīng)常應(yīng)用到電子冷卻方面，以這個(gè)機(jī)箱散熱問題為例，我們一般的散熱設(shè)計(jì)要求是CPU不能超過80℃，北橋芯片溫度不能超過85℃，南橋芯片不超過95℃。在實(shí)際情況下芯片內(nèi)部的各處溫度是不一樣，面對(duì)與芯片級(jí)別的散熱分析我們需要一些熱仿真工具對(duì)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的建模以了解芯片內(nèi)部的溫度分布。
操作步驟
當(dāng)然了，加入我們的研究重點(diǎn)并不在于研究芯片本身溫度分布，而是針對(duì)板卡級(jí)別設(shè)置是以整個(gè)機(jī)箱系統(tǒng)作為散熱分析對(duì)象，那么我們就可以做以下簡(jiǎn)化。
在SOLIDWORKS Flow Simulation中我們可以借助里面的風(fēng)扇設(shè)置代替實(shí)體的風(fēng)扇模型。
當(dāng)我們的研究對(duì)象是整個(gè)機(jī)箱系統(tǒng)時(shí)，研究就更偏向宏觀角度，此時(shí)芯片就可以一個(gè)凸臺(tái)模型進(jìn)行替代；對(duì)于一些通氣孔也可以用多孔板功能來進(jìn)行代替，這樣一來就可以在保證模型工況與實(shí)際接近的情況下提高計(jì)算效率。也就得到以下模型。
這樣就可以進(jìn)入到分析界面，首先通過向?qū)гO(shè)置最基本的單位、分析類型（包含內(nèi)流場(chǎng)，固體內(nèi)熱傳導(dǎo)、重力）、以及流體介質(zhì)、固體材料、與外界的熱交換系數(shù)、初始溫度。
展開 
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AcuSolve：FEM 算法，通用熱-流體分析
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nanoFluidX： SPH 算法，傳動(dòng)系統(tǒng)潤(rùn)滑、液體晃動(dòng)、車輛涉水、水管理
EletroFlo：FVM 算法，PCB 板級(jí)，電子設(shè)備機(jī)箱散熱仿真
Flow Simulator：一維流動(dòng)和熱網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)級(jí) CFD 仿真
? 多行業(yè)落地案例
車身、底盤、塑料件、設(shè)備支架、壓力容器、起重機(jī)、消費(fèi)電子機(jī)箱、航空航天機(jī)翼/無人機(jī)等，均驗(yàn)證了其高精度與高效率的表現(xiàn)出色。
? 多行業(yè)落地案例
車身、底盤、塑料件、設(shè)備支架、壓力容器、起重機(jī)、消費(fèi)電子機(jī)箱、航空航天機(jī)翼/無人機(jī)等，均驗(yàn)證了其高精度與高效率的表現(xiàn)出色。
Basic parameters 基本參數(shù)設(shè)定面板，關(guān)閉輻射換熱（一般的機(jī)箱類電子產(chǎn)品無需考慮輻射換熱），設(shè)定環(huán)境溫度為20℃。Basic setting面板，可調(diào)整最大迭代步驟。
在求解過程中，我們通常會(huì)關(guān)注部分器件的溫度（或者是壓力、速度），拖動(dòng)器件到Point模型樹下，Icepak會(huì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)器件的中心溫度，同時(shí)可手動(dòng)更改監(jiān)控點(diǎn)的坐標(biāo)、監(jiān)控參數(shù)等。
1 案例背景
電子機(jī)箱是承載電子設(shè)備的箱體，比如電腦主機(jī)。機(jī)箱內(nèi)電子元件工作會(huì)發(fā)熱，為了讓熱量及時(shí)排出，常用風(fēng)扇強(qiáng)迫外界空氣流經(jīng)機(jī)箱，進(jìn)行散熱。本仿真目的是計(jì)算電子元件發(fā)熱功率及進(jìn)風(fēng)量一定時(shí)，機(jī)箱內(nèi)的溫度分布情況，進(jìn)而輔助機(jī)箱的熱設(shè)計(jì)。
快速建模</p><p><br></p><p class="ql-align-justify">伏圖-電子散熱模塊提供大量電子設(shè)備專用零部件的參數(shù)化建模宏，可快速準(zhǔn)確地完成各種冷卻場(chǎng)景的建模，包括基礎(chǔ)幾何形體（如立方體、平面、圓柱等）、常見電子器件（如機(jī)箱、多孔板、電路板等）的參數(shù)化模型，常見的制冷元件（如散熱器、風(fēng)扇、半導(dǎo)體制冷器等），還支持用戶直接在幾何模型上添加物理屬性，包括流動(dòng)邊界和熱邊界等。
例如，?通過研究散熱片的參數(shù)（?如翅片個(gè)數(shù)和高度）?對(duì)CPU和變壓器溫度的影響，?可以優(yōu)化電子機(jī)箱的風(fēng)冷和自然冷卻設(shè)計(jì)1。?此外，?對(duì)于PCB板的設(shè)計(jì)，?通過仿真分析銅層厚度對(duì)溫度的影響，?可以優(yōu)化PCB板的熱管理，?提高電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。?
汽車制造：?在汽車制造領(lǐng)域，?熱仿真用于評(píng)估引擎在高溫條件下的工作表現(xiàn)，?確保引擎的穩(wěn)定性和耐久性。?
導(dǎo)熱性： 高效散熱對(duì)電子機(jī)箱至關(guān)重要，可防止過熱。
耐腐蝕： 天然耐腐蝕，陽極氧化或涂層可進(jìn)一步增強(qiáng)其耐腐蝕性。
EMI/RFI 屏蔽 可有效屏蔽電磁和射頻干擾。
可加工性： 鋁比較容易加工，可縮短制造時(shí)間，降低成本。
鋁機(jī)箱機(jī)柜的應(yīng)用行業(yè)有哪些？
1. 工業(yè)設(shè)備
用于控制面板、機(jī)械外殼和自動(dòng)化系統(tǒng)的機(jī)箱。
2.
</li><li class="ql-align-justify">常見電子器件：提供機(jī)箱、多孔板、電路板、芯片、散熱器、風(fēng)扇、半導(dǎo)體制冷器、裸晶等電子設(shè)備內(nèi)常見元器件的參數(shù)化模型，可基于器件的流動(dòng)傳熱特性進(jìn)行物理化簡(jiǎn)。</li><li class="ql-align-justify">物理?xiàng)l件設(shè)置：支持用戶直接在幾何模型上添加物理屬性，包括流動(dòng)邊界和熱邊界等，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜設(shè)備中的流動(dòng)傳熱分析。
導(dǎo)讀
SOLIDWORKS Flow Simulation經(jīng)常應(yīng)用到電子冷卻方面，以這個(gè)機(jī)箱散熱問題為例，我們一般的散熱設(shè)計(jì)要求是CPU不能超過80℃，北橋芯片溫度不能超過85℃，南橋芯片不超過95℃。在實(shí)際情況下芯片內(nèi)部的各處溫度是不一樣，面對(duì)與芯片級(jí)別的散熱分析我們需要一些熱仿真工具對(duì)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的建模以了解芯片內(nèi)部的溫度分布。
操作步驟
當(dāng)然了
