輻射散熱的案例
導(dǎo)體表面涂黑或其他表面處理對散熱的影響
表面處理對散熱的影響
材料表面處理不同，表面的輻射率也會不同，導(dǎo)致 輻射散熱能力也會不同。 鋁導(dǎo)電氧化、鋁陽極氧化、鋁表面噴塑噴漆，這些 表面處理對輻射散熱到底有怎樣的影響。
對同樣形狀的不同表面進(jìn)行實驗，如下所示：
鋁塊+粗糙表面
鋁塊+光滑表面、
鋁 塊+導(dǎo)電氧化、
鋁塊+本色陽極氧化、
鋁塊+亮黑陽極氧 化、
鋁塊+噴砂無光黑色陽極氧化、
鋁塊+白色噴塑、
鋁 塊+黑色噴塑、
不銹鋼塊光滑表面
散熱實驗，得出不同表面處理對輻射散熱的影響。
實驗數(shù)據(jù)如表：
結(jié)論：
黑色陽極氧化（包括亮黑或和無光兩種）和黑色、白色噴塑的散熱塊的表面輻射率最高，約為 0.85， 表面輻射散熱能力最強(qiáng)；
本色陽極氧化其次；
然后為不銹鋼表面；
表面輻射散熱能力最差的為導(dǎo)電氧化和鋁光滑表面以及粗糙表面。
下面是其它書本的數(shù)據(jù)：設(shè)計時可作為參考
來源于表面處理對散熱的影響 (baidu.com)
展開 801所空間閉式布雷頓循環(huán)大功率熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)取得重大突破，閉式系統(tǒng)如何散熱？
熱量傳遞主要有三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射。傳導(dǎo)和對流都離不開介質(zhì)，在太空這種接近真空環(huán)境中就失效了。因此，太空中只能靠熱輻射。只要讓熱的氣體流過輻射散熱器，氣體把熱量給散熱器，然后散熱器把熱量全部輻射給太空，氣體就變涼了。
801所研發(fā)的閉式布雷頓熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輻射散熱器長什么樣，我也不知道，網(wǎng)上也沒查到相關(guān)資料，所以就幻想建了個模型。
輻射散熱器的外壁是通過壁面把熱量輻射出去，里面的芯是氣體流動的區(qū)域，外邊圓的是宇宙。用智能熱流體仿真軟件AICFD算算它的輻射換熱能力怎么樣。仿真所使用的計算機(jī)參數(shù)（環(huán)境）是： 處理器：i7-12700 2.10GHz，內(nèi)存：32GB，操作系統(tǒng)：windows 11家庭中文版。
1. 打開AICFD軟件，新建工程，導(dǎo)入模型；
2. 設(shè)置求解模型，穩(wěn)態(tài)、不可壓；
3. 賦予換熱器外壁和宇宙材料屬性。注意，宇宙雖然接近真空，實際也有一些非常稀薄的氣體，所以設(shè)置的時候就把它的氣體密度設(shè)置得特別小，比如0.0001；
4. 設(shè)置換熱器外壁和宇宙外緣的邊界條件，一階迎風(fēng)、格林高斯等；
5. 設(shè)置求解器的啟停條件，輻射換熱沒有流動傳熱現(xiàn)象復(fù)雜，所以算1000步差不多了。
全都設(shè)置好了，計算已經(jīng)收斂，輻射強(qiáng)度云圖顯示自散熱器外壁到宇宙環(huán)境逐漸減弱，輻射功率是100.936W。801所研制的系統(tǒng)中散熱器的散熱能力不知道是什么樣的一個量級，但原理和散熱方式大概就是這樣子。
展開 Flotherm輻射散熱設(shè)置
Flotherm輻射參數(shù)設(shè)置解析
Flotherm軟件中的三個參數(shù)為：不對外輻射（Non-Radiating）、整個面只作為一個輻射面（Single Radiating）、將一個面分解成多個子面作為輻射面（Sub-divided Radiating）。
①Single Radiating：是將Part的這個面作為輻射面，面上溫度參數(shù)取的是該面上溫度的平均值，當(dāng)你的Part表面較小或者面上溫度梯度較小時，可以采用這種，否則取整個大面的溫度平均來作為輻射溫度，輻射計算就會比較粗糙,誤差相對較大。
②Sub-divided Radiating：則是將Part表面分解成若干個小面，每個小面作為一個輻射面，面上參考溫度取的是該小面上的平均溫度，小面的尺寸越小，輻射面上的參考溫度就越準(zhǔn)確，輻射分析就越精確，同樣占用資源也越多。
③Subdivided Surface Tolerance ：只有在選擇了Sub-divided Radiating才會被激活，該值用來作為上述輻射小面的一個邊長，目的是為了保證輻射小面始終不會小于所劃分的網(wǎng)格，這樣輻射溫度可以取這個網(wǎng)格內(nèi)的溫度或者是這幾個網(wǎng)格內(nèi)溫度的平均值）。
④Minimum Area Considered ：定義作為輻射面的最小值，這個值不能太大，否則，如果你的Part的表面面積小于這個值的話，該面將自動以Non-Radiating處理。
PS.
如果你選擇的是Single Radiating的話，只需要設(shè)置一個比你Part任何面面積都小的值給Minimum Area Considered 就行，軟件計算輻射時會很快。
展開 高熱密度板卡模塊高效散熱設(shè)計研究
散熱冷板散熱翅片設(shè)計不僅要考慮發(fā)熱損耗所必需的散熱面積，還需要結(jié)合風(fēng)機(jī)位置和風(fēng)道流向，合理設(shè)計翅片分布與翅片間隙，以保證風(fēng)道順暢，控制合理的風(fēng)阻值。
圖5 典型功耗下主要功率器件核心溫度曲線圖
此外，為提高散熱冷板輻射散熱能力，冷板采用鋁合金2A12材料，外表面采用黑色陽極氧化處理Et·AS·CL(BK）提高材料表面黑度，表面黑度εH：≥0.87±0.02，從而實現(xiàn)最大限度利用輻射散熱的設(shè)計目的。
4 熱仿真分析
根據(jù)以上散熱設(shè)計方案，進(jìn)行熱仿真驗證，設(shè)置環(huán)境溫度55℃，控制環(huán)境風(fēng)速以模擬用戶機(jī)箱的條件，板卡模塊在典型功耗145 W工作狀態(tài)下，仿真結(jié)果如圖4、圖5所示。
圖6 最大功耗下板卡模塊整體熱仿真云圖
圖7 最大功耗下主要功率器件核心溫度曲線圖
由仿真結(jié)果可知，當(dāng)流經(jīng)板卡模塊的最小風(fēng)速不小于4 m/s時，模塊上的最高溫度點出現(xiàn)在FPGA1芯片核心，約為99℃，CPU核心溫度約93℃，除FPGA、CPU芯片外其余所有芯片核心溫度均小于85℃，能夠保證在其結(jié)溫之下工作，滿足正常使用要求，因此，在典型功耗狀態(tài)下，當(dāng)風(fēng)冷環(huán)境的風(fēng)速不小于4 m/s時，板卡模塊的散熱設(shè)計可滿足要求。
板卡模塊在185 W的最大功耗工作狀態(tài)下，其熱仿真結(jié)果如圖6、圖7所示。
由仿真結(jié)果可知，當(dāng)流經(jīng)模塊的最小風(fēng)速不小于7 m/s時，模塊上的最高溫度點出現(xiàn)在FPGA1芯片核心，約為99.9℃，CPU核心溫度約92℃，除FPGA、CPU芯片外其余所有芯片核心溫度均小于85℃，能夠保證在其結(jié)溫之下工作，滿足正常使用要求，因此，在最大功耗狀態(tài)下，當(dāng)風(fēng)冷環(huán)境的風(fēng)速不小于7 m/s時，板卡模塊的散熱設(shè)計可滿足要求。
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操作教程 | FLUENT散熱器熱輻射模擬
作者：楠胖
來源：本文為楠流坊原創(chuàng)作品，上海安世亞太授權(quán)轉(zhuǎn)載
1. 啟動FLUENT并導(dǎo)入網(wǎng)格
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS 2022→Fluid Dynamics→Fluent 2022命令，啟動Fluent 2022。
（2）單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導(dǎo)入.msh網(wǎng)格文件。
2. 定義模型
單擊命令結(jié)構(gòu)樹中General按鈕，彈出General（總體模型設(shè)定）面板，Solver中Time選擇Steady。勾選Gravity，在Z中填入-9.81m/s2。
3. 設(shè)置材料
單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，彈出Create/Edit Materials（材料）對話框。單擊Fluent Database按鈕彈出Fluent Database Materials對話框，選擇water-liquid單擊Copy按鈕確認(rèn)。
4. 設(shè)置能量方程
在模型設(shè)定面板，激活能量方程。
5. 設(shè)置湍流模型
在模型設(shè)定面板Models中雙擊Viscous按鈕，彈出Viscous Models對話框，勾選Realizable k-epsilon模型。
6. 設(shè)置邊界條件
（1）單擊主菜單中Physics→Zones→Boundaries按鈕啟動的邊界條件面板。
（2）在邊界條件面板中，設(shè)置inlet的參數(shù)如下圖所示。
（3）設(shè)置wall-fluid_domain的參數(shù)如下圖所示。
（4）設(shè)置wall-solid_fin的參數(shù)如下圖所示。
7. 設(shè)置交界面
展開 利用AcuSolve進(jìn)行LED燈管的熱分析
此處提及的案例中，輻射熱損失大約占總熱損失的三分之一。要對散熱器的熱損失進(jìn)行精確建模，需要將自然對流與輻射均納入分析之中。散熱器表面附近的空氣溫度要高于周圍環(huán)境的空氣溫度，故這兩處空氣的密度差導(dǎo)致了空氣流動，因此要對自然對流熱損失進(jìn)行建模，便需要使用特定工具將熱損失與散熱器周圍的空氣流動進(jìn)行耦合。此外，由邊界層效應(yīng)導(dǎo)致的空氣滯留也需要考慮在內(nèi)，尤其在散熱器的散熱片間距設(shè)計得較小時更需如此。AcuSolve不僅可以對這些邊界層效應(yīng)進(jìn)行三維建模，還可防止設(shè)計者將散熱器的間距設(shè)計得過小。在對散熱器進(jìn)行冷卻分析時，還需要對輻射熱損失進(jìn)行建模。對于某些散熱片的設(shè)計，可能還會涉及相鄰散熱片之間的熱輻射，而有些設(shè)計則僅涉及散熱片對環(huán)境的熱輻射。在第一種情況中，向環(huán)境的輻射散熱損失將受限，這對于冷卻設(shè)備來說并不是理想之選。毫無疑問，第二種情況更符合要求，因為其散熱目標(biāo)便是最大限度地將熱量散發(fā)（以輻射的方式）到周圍環(huán)境中。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要計算出散熱器不同部分的輻射換熱因子。AcuSolve通過半立方體算法即可算出這些輻射換熱因子。使用這種輻射換熱因子方法的一大優(yōu)勢便是，相對于非輻射的情況，輻射情況的計算速度得以大幅度增加。這樣，設(shè)計師便可以對散熱器的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，從而使向環(huán)境的輻射散熱損失達(dá)到最大化。AcuSolve可以處理在該系統(tǒng)中發(fā)生的所有熱傳遞現(xiàn)象（傳導(dǎo)、對流和輻射）。為測試AcuSolve對以自然對流和熱輻射形式向環(huán)境中散熱的過程進(jìn)行建模的能力，專門設(shè)計并制造了一臺散熱器。圖1所示為該塑料散熱器。在散熱器的底座上安裝有一個 PCB（綠色），其上設(shè)有三個 LED（紅色）。每個LED均相當(dāng)于一個熱源，可產(chǎn)生 1.4 W 的熱量。為了對PCB和散熱器之間的接觸熱阻進(jìn)行建模，在PCB和散熱器之間涂有一層薄薄的導(dǎo)熱膏。
展開 利用AcuSolve進(jìn)行LED燈管的熱分析
此處提及的案例中，輻射熱損失大約占總熱損失的三分之一。要對散熱器的熱損失進(jìn)行精確建模，需要將自然對流與輻射均納入分析之中。散熱器表面附近的空氣溫度要高于周圍環(huán)境的空氣溫度，故這兩處空氣的密度差導(dǎo)致了空氣流動，因此要對自然對流熱損失進(jìn)行建模，便需要使用特定工具將熱損失與散熱器周圍的空氣流動進(jìn)行耦合。此外，由邊界層效應(yīng)導(dǎo)致的空氣滯留也需要考慮在內(nèi)，尤其在散熱器的散熱片間距設(shè)計得較小時更需如此。AcuSolve不僅可以對這些邊界層效應(yīng)進(jìn)行三維建模，還可防止設(shè)計者將散熱器的間距設(shè)計得過小。在對散熱器進(jìn)行冷卻分析時，還需要對輻射熱損失進(jìn)行建模。對于某些散熱片的設(shè)計，可能還會涉及相鄰散熱片之間的熱輻射，而有些設(shè)計則僅涉及散熱片對環(huán)境的熱輻射。在第一種情況中，向環(huán)境的輻射散熱損失將受限，這對于冷卻設(shè)備來說并不是理想之選。毫無疑問，第二種情況更符合要求，因為其散熱目標(biāo)便是最大限度地將熱量散發(fā)（以輻射的方式）到周圍環(huán)境中。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要計算出散熱器不同部分的輻射換熱因子。AcuSolve通過半立方體算法即可算出這些輻射換熱因子。使用這種輻射換熱因子方法的一大優(yōu)勢便是，相對于非輻射的情況，輻射情況的計算速度得以大幅度增加。這樣，設(shè)計師便可以對散熱器的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，從而使向環(huán)境的輻射散熱損失達(dá)到最大化。AcuSolve可以處理在該系統(tǒng)中發(fā)生的所有熱傳遞現(xiàn)象（傳導(dǎo)、對流和輻射）。為測試AcuSolve對以自然對流和熱輻射形式向環(huán)境中散熱的過程進(jìn)行建模的能力，專門設(shè)計并制造了一臺散熱器。圖1所示為該塑料散熱器。在散熱器的底座上安裝有一個 PCB（綠色），其上設(shè)有三個 LED（紅色）。每個LED均相當(dāng)于一個熱源，可產(chǎn)生 1.4 W 的熱量。為了對PCB和散熱器之間的接觸熱阻進(jìn)行建模，在PCB和散熱器之間涂有一層薄薄的導(dǎo)熱膏。
展開 Ansys Icepak電子設(shè)備熱分析
：模型和參數(shù)化設(shè)置、散熱器優(yōu)化簡介
10.新材料建立、輻射系數(shù)的修改 11.計算域的設(shè)置
問題設(shè)置 Problem setup
掌握變量設(shè)置、
瞬態(tài)設(shè)置
問題設(shè)置 Problem setup 的General setup
1.求解變量 2.輻射類型
3.判斷流態(tài)判斷 4.湍流模型
5.自然對流設(shè)置 6.自然對流散熱需要考慮的問題
問題設(shè)置Problem setup的Default
7.如何修改默認(rèn)表面材料的發(fā)射率
8.真空工況只考慮導(dǎo)熱和輻射散熱時如何修改設(shè)置
問題設(shè)置Problem setup的transient setup
9.瞬態(tài)模擬分時計算時Restart和Full data 的設(shè)置
10.實例：如何設(shè)置在冷熱環(huán)境交替工作的環(huán)境溫度
11.在分析自然對流散熱時設(shè)置反重力方向的初始速度
問題設(shè)置Problem setup的Advanced
12.在不同海撥高度的自然空氣對流散熱的設(shè)置
13.修正在不同海撥高度的風(fēng)扇P-Q特性曲線的設(shè)置
14.不考慮自然對流散熱的強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱分析
15.風(fēng)冷機(jī)箱的外壁通過設(shè)置對流換熱系數(shù)來模擬自然對流散熱
16.考慮風(fēng)冷機(jī)箱外殼的自然對流散熱和輻射散熱的混合冷卻
17.風(fēng)冷機(jī)箱內(nèi)導(dǎo)熱、自然對流、強(qiáng)迫對流、熱輻射混合散熱分析
求解設(shè)置
掌握各種殘差判據(jù)的設(shè)置
1.穩(wěn)態(tài)分析的迭代次數(shù)設(shè)置方法
2.瞬態(tài)分析每個時間步長的迭代次數(shù)設(shè)置方法
3.流動殘差標(biāo)準(zhǔn)、能量殘差數(shù)值設(shè)置方法
4.如何通過觀察殘差曲線來判斷模型錯誤
5.壓力迭代因子、動量方程迭代因子的設(shè)置
6.計算收斂的三個標(biāo)準(zhǔn) 7.導(dǎo)致不收斂的數(shù)個原因
8.自然對流散熱時計算域如何設(shè)置
展開 Icepak電子設(shè)備熱分析
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問題設(shè)置 Problem setup
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瞬態(tài)設(shè)置
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3.判斷流態(tài)判斷 4.湍流模型
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10.實例：如何設(shè)置在冷熱環(huán)境交替工作的環(huán)境溫度
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13.修正在不同海撥高度的風(fēng)扇P-Q特性曲線的設(shè)置
14.不考慮自然對流散熱的強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱分析
15.風(fēng)冷機(jī)箱的外壁通過設(shè)置對流換熱系數(shù)來模擬自然對流散熱
16.考慮風(fēng)冷機(jī)箱外殼的自然對流散熱和輻射散熱的混合冷卻
17.風(fēng)冷機(jī)箱內(nèi)導(dǎo)熱、自然對流、強(qiáng)迫對流、熱輻射混合散熱分析
求解設(shè)置
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1.穩(wěn)態(tài)分析的迭代次數(shù)設(shè)置方法
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3.流動殘差標(biāo)準(zhǔn)、能量殘差數(shù)值設(shè)置方法
4.如何通過觀察殘差曲線來判斷模型錯誤
5.壓力迭代因子、動量方程迭代因子的設(shè)置
6.計算收斂的三個標(biāo)準(zhǔn) 7.導(dǎo)致不收斂的數(shù)個原因
8.自然對流散熱時計算域如何設(shè)置
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瞬態(tài)設(shè)置
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3.判斷流態(tài)判斷 4.湍流模型
5.自然對流設(shè)置 6.自然對流散熱需要考慮的問題
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8.真空工況只考慮導(dǎo)熱和輻射散熱時如何修改設(shè)置
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9.瞬態(tài)模擬分時計算時Restart和Full data 的設(shè)置
10.實例：如何設(shè)置在冷熱環(huán)境交替工作的環(huán)境溫度
11.在分析自然對流散熱時設(shè)置反重力方向的初始速度
問題設(shè)置Problem setup的Advanced
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13.修正在不同海撥高度的風(fēng)扇P-Q特性曲線的設(shè)置
14.不考慮自然對流散熱的強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱分析
15.風(fēng)冷機(jī)箱的外壁通過設(shè)置對流換熱系數(shù)來模擬自然對流散熱
16.考慮風(fēng)冷機(jī)箱外殼的自然對流散熱和輻射散熱的混合冷卻
17.風(fēng)冷機(jī)箱內(nèi)導(dǎo)熱、自然對流、強(qiáng)迫對流、熱輻射混合散熱分析
求解設(shè)置
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1.穩(wěn)態(tài)分析的迭代次數(shù)設(shè)置方法
2.瞬態(tài)分析每個時間步長的迭代次數(shù)設(shè)置方法
3.流動殘差標(biāo)準(zhǔn)、能量殘差數(shù)值設(shè)置方法
4.如何通過觀察殘差曲線來判斷模型錯誤
5.壓力迭代因子、動量方程迭代因子的設(shè)置
6.計算收斂的三個標(biāo)準(zhǔn) 7.導(dǎo)致不收斂的數(shù)個原因
8.自然對流散熱時計算域如何設(shè)置
展開 利用AcuSolve進(jìn)行LED燈管的熱分析
為評估聚合物散熱器的冷卻能力，在使用 AcuSolve 時也輔以其他實用 CAE 工具（如基于 CAD 的軟件）。 在以下使用案例概述中，您將了解到 AcuSolve 在塑料散熱器熱性能評估方面的預(yù)測能力。通過仿真結(jié)果與實際測量 溫度的對比，可以看到兩者吻合性良好。 為對散熱器向環(huán)境散熱的過程進(jìn)行模型，必須要考慮到相關(guān)的熱傳遞機(jī)理。毋庸置疑，對流可以造成熱損失。但 需要注意的是，與強(qiáng)制對流不同，在很多自然對流現(xiàn)象中，向環(huán)境的輻射散熱損失往往不容忽視。此處提及的案例中， 輻射熱損失大約占總熱損失的三分之一。要對散熱器的熱損失進(jìn)行精確建模，需要將自然對流與輻射均納入分析之中。 散熱器表面附近的空氣溫度要高于周圍環(huán)境的空氣溫度，故這兩處空氣的密度差導(dǎo)致了空氣流動，因此要對自然對流 熱損失進(jìn)行建模，便需要使用特定工具將熱損失與散熱器周圍的空氣流動進(jìn)行耦合。此外，由邊界層效應(yīng)導(dǎo)致的空氣 滯留也需要考慮在內(nèi)，尤其在散熱器的散熱片間距設(shè)計得較小時更需如此。AcuSolve 不僅可以對這些邊界層效應(yīng)進(jìn) 行三維建模，還可防止設(shè)計者將散熱器的間距設(shè)計得過小。在對散熱器進(jìn)行冷卻分析時，還需要對輻射熱損失進(jìn)行建 模。對于某些散熱片的設(shè)計，可能還會涉及相鄰散熱片之間的熱輻射，而有些設(shè)計則僅涉及散熱片對環(huán)境的熱輻射。 在第一種情況中，向環(huán)境的輻射散熱損失將受限，這對于冷卻設(shè)備來說并不是理想之選。毫無疑問，第二種情況更符 合要求，因為其散熱目標(biāo)便是最大限度地將熱量散發(fā)（以輻射的方式）到周圍環(huán)境中。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要計算出 散熱器不同部分的輻射換熱因子。AcuSolve 通過半立方體算法即可算出這些輻射換熱因子。使用這種輻射換熱因子 方法的一大優(yōu)勢便是，相對于非輻射的情況，輻射情況的計算速度得以大幅度增加。這樣，設(shè)計師便可以對散熱器的 設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，從而使向環(huán)境的輻射散熱損失達(dá)到最大化。
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專業(yè)熱設(shè)計人必學(xué)必會182講---電子產(chǎn)品散熱設(shè)計理論視頻課程課程
了解“專業(yè)熱設(shè)計人必學(xué)必會182講---電子產(chǎn)品散熱設(shè)計理論視頻課程課程”，可點擊下方鏈接內(nèi)進(jìn)行樣片觀看：
電子產(chǎn)品散熱設(shè)計理論視頻課程---自然對流之瑞利數(shù)的計算
電子產(chǎn)品散熱設(shè)計理論視頻課程----初識熱輻射的理論計算公式
本課程著重方法和熱設(shè)計相關(guān)理論知識面原理的講解,在課程每個獨立小節(jié)均設(shè)有實際案例講解，并提供大量具有典型意義理論計算實例，提升散熱設(shè)計理論計算水平。全套培訓(xùn)課程內(nèi)容均為長期的工作積累，非常具有實際指導(dǎo)意義和實用性, 課程中涵蓋了有關(guān)自然散熱/強(qiáng)制對流/水冷散熱/機(jī)箱系統(tǒng)級散熱/輻射散熱/TEC散熱/瞬態(tài)散熱/相變散熱等散熱設(shè)計的理論知識原理講解和詳細(xì)的理論計算.
近二三十年來，隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的快速發(fā)展。使得電子產(chǎn)品封裝元件的高熱流密度、電子產(chǎn)品的小型化發(fā)展方向和使用環(huán)境的多樣化，電子產(chǎn)品的散熱面臨著史無前例的挑戰(zhàn)。電子工業(yè)界一直在努力通過多種手段降低電子元件工作溫度，以改善電子產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性。在全環(huán)化的運營環(huán)境背景中，電子產(chǎn)品同時又具有市場周期短、產(chǎn)品競爭激烈的特點，這使得快速高效的熱管理技術(shù)需求越來越迫切，企業(yè)如何高效地確定產(chǎn)品的散熱方案成為重中之重。
在產(chǎn)品設(shè)計初期，因產(chǎn)品的快速設(shè)計需求，正向的理論設(shè)計計算可以在幾小時內(nèi)給出設(shè)計方案。基于正向的理論化,通過建立產(chǎn)品理論計算模型進(jìn)行方案的理論與可行性評估遴選，設(shè)計后期再通過測試確定方案效果的研發(fā)模式已經(jīng)被很多企業(yè)采用。
顯然，基于正向的理論計算化的熱設(shè)計方法，可以以極快的速度完成產(chǎn)品的散熱設(shè)計工作，來獲得產(chǎn)品熱設(shè)計所需的準(zhǔn)確信息。同時，由于其設(shè)計過程中不需消耗硬件資源，基本上沒有成本產(chǎn)生。
展開 基于Abaqus的混凝土箱梁熱力耦合分析
<p>關(guān)鍵詞： Abaqus；混凝土箱梁；熱傳導(dǎo)；輻射散熱；熱力耦合</p><p class="ql-align-justify">在橋梁工程領(lǐng)域，混凝土箱梁因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載能力而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代橋梁設(shè)計中。隨著全球氣候變化和極端天氣事件的頻發(fā)，混凝土箱梁在服役過程中面臨的熱力耦合效應(yīng)日益受到重視。熱力耦合分析是指在結(jié)構(gòu)分析中同時考慮溫度場和力學(xué)場的相互作用，這對于確保橋梁在不同環(huán)境條件下的長期性能和安全性至關(guān)重要。</p><p class="ql-align-justify">暴露在自然環(huán)境下的混凝土箱梁受到太陽輻射，對流換熱和輻射換熱的作用，在Abaqus中可以通過熱傳導(dǎo)、輻射和散射的設(shè)置實現(xiàn)此過程。本文致力于將傳熱分析后的應(yīng)力/溫度結(jié)果與加上輻射散熱后的應(yīng)力/溫度結(jié)果進(jìn)行對比，探討熱力耦合分析進(jìn)行輻射散熱的必要性。</p><div contenteditable="false" width="100%" class="ql-align-justify"><img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-axegupay5k/e6a9f4b8570446fb9114cf7e2477c7c0~tplv-tt-origin-web:gif.jpeg?
展開 基于MARC的鑄鐵散熱片熱機(jī)耦合分析
機(jī)殼外表面溫度及散熱片與空氣之間以對流換熱為主，也有少量輻射散熱，但一般機(jī)殼表面溫度不是很高，在實際計算中可以省略輻射散熱的影響，因此可以在機(jī)殼外表面和散熱片表面上直接輸入對流載荷的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及試驗環(huán)境溫度。如圖6所示。
3 分析結(jié)果
3.1 熱分析
在MENTAT里對模型進(jìn)行熱分析。分析結(jié)果如圖7所示。
從分析結(jié)果來看，電機(jī)散熱片頂部溫度為51.07℃，與實驗值50.7攝氏度基本吻合。證明MARC的分析功能較好的反映了機(jī)殼的散熱能力。
3.2 熱流量分析
圖8為散熱片熱流量分析云圖。
從分析結(jié)果來看，電機(jī)散熱片在根部溫度變化最大，相對集中。根據(jù)分析結(jié)果，我們可以在實際生產(chǎn)中調(diào)整散熱片外形尺寸，使散熱片各部分熱流量均勻，溫度變化合理，達(dá)到更好地散熱效果。
4 結(jié)語
計算機(jī)軟件給工程實踐帶來了極大的方便。本例中，采用了有限元方法對電機(jī)機(jī)殼進(jìn)行散熱分析，所得結(jié)果符合實際，且過程準(zhǔn)確、快捷，這種方法為我們設(shè)計鑄鐵機(jī)殼散熱片提供了一個理論參考依據(jù)，通過該方法我們可以在鑄鐵機(jī)殼模具開發(fā)前，在滿足鑄造工藝性的前提下使機(jī)殼的尺寸更趨于合理，節(jié)省研制成本。(轉(zhuǎn))
展開 高低溫低氣壓試驗：提前預(yù)判電子產(chǎn)品高原失效風(fēng)險
散熱性能的影響
電動機(jī)、處理器及變壓器等產(chǎn)品在工作時，會產(chǎn)生大量的熱能，從而導(dǎo)致溫度的升高。這類產(chǎn)品的散熱方式主要是以空氣對流散熱為主，而隨著海拔高度的增加，空氣密度會降低，空氣的質(zhì)量流量也會隨之下降，致使熱傳導(dǎo)也將減少，導(dǎo)致產(chǎn)品過熱失效。所以產(chǎn)品的溫升會隨著大氣壓力的降低（海拔高度的增加）而升高，并呈線性關(guān)系，其斜率取決于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，散熱方式和環(huán)境溫度等因素。雖然海拔高度增加，對流散熱減少，但輻射散熱會增加，也就是說在極高的海拔高度中，輻射散熱是主要的散熱方式。
3. 揮發(fā)性物質(zhì)的影響
大氣壓力的降低，伴隨著液體的沸點也會降低，尤其在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下具有較高飽和蒸氣壓（飽和蒸氣壓：在密閉空間中，在一定溫度下，與固體或液體處于相平衡的蒸氣所有的壓強(qiáng)稱為飽和蒸氣壓）的液體如潤滑劑，因低氣壓環(huán)境下的空氣密度下降，液相分子的氣化速度大于液相分子的冷凝速度，汽液兩相處于非平衡狀態(tài)，所以在低氣壓環(huán)境下液體的揮發(fā)速度會大大增加，從而造成一些活動零件的磨損加速老化。另外，一些低密度材料的物理和化學(xué)性能也會發(fā)生變化。
4. 電氣性能的影響
采用氣體作為絕緣介質(zhì)（氣體絕緣材料是能使有電位差的電極間保持絕緣的氣體，常用的氣體絕緣材料有空氣、氮氣、氫氣、二氧化碳和六氟化硫。）的產(chǎn)品，在高海拔地區(qū)使用或用于飛行裝備時，低氣壓環(huán)境會降低氣體介質(zhì)的絕緣能力（氣體在不均勻電場中的介電強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其在均勻電場中的介電強(qiáng)度），尤其在曲率半徑較小的尖端電極附近，局部電場強(qiáng)度超過氣體的電離場強(qiáng)，使氣體發(fā)生電離和激勵，產(chǎn)生電暈放電造成裝備失靈或工作不穩(wěn)定，伴有“嘶嘶”聲。當(dāng)電壓繼續(xù)增加時，甚至發(fā)會發(fā)生電弧放電現(xiàn)象。比如射頻同軸連接器在規(guī)定的海拔高度和電壓下，應(yīng)無連續(xù)的電暈放電現(xiàn)象（電暈放電可以是連續(xù)放電，也可以是非連續(xù)的脈沖放電）。
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