散熱片的案例
基于MARC的鑄鐵散熱片熱機耦合分析
機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，因此可以在機殼外表面和散熱片表面上直接輸入對流載荷的表面傳熱系數及試驗環境溫度。如圖6所示。
3 分析結果
3.1 熱分析
在MENTAT里對模型進行熱分析。分析結果如圖7所示。
從分析結果來看，電機散熱片頂部溫度為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。
從分析結果來看，電機散熱片在根部溫度變化最大，相對集中。根據分析結果，我們可以在實際生產中調整散熱片外形尺寸，使散熱片各部分熱流量均勻，溫度變化合理，達到更好地散熱效果。
4 結語
計算機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機殼進行散熱分析，所得結果符合實際，且過程準確、快捷，這種方法為我們設計鑄鐵機殼散熱片提供了一個理論參考依據，通過該方法我們可以在鑄鐵機殼模具開發前，在滿足鑄造工藝性的前提下使機殼的尺寸更趨于合理，節省研制成本。(轉)
展開 熱仿真加快垂直/水平兩用散熱片設計
Crane Aerospace使用Flotherm熱仿真軟件
研發一種新型航空電子垂直/水平兩用散熱片
Crane航空&電子公司使用Flomerics公司的Flotherm熱仿真軟件研發一種在垂直或水平方向工作的新型散熱片。該散熱片是為一商用航空公司的直流電子系統設計。使用傳統的設計和測試方法研發出一種全新的符合規格要求的散熱片需投入長時間。然而Crane公司工程師Mark Resler利用熱仿真軟件模擬了不同的散熱片結構，并最終選取一款性能最好并能配置于固定板或支架上的與眾不同的設計。
通常這種系統會使用在機身外墻的翅式散熱片。在本案例中，散熱片原本的設計規格是在水平或垂直位置工作但不是垂直/水平兩用。Resler與其他Crane工程師集體研討并設計了六種不同的散熱片構造，分別為：1）片式直立型；2）短翅型；3）長翅性；4）45度翅型；5）短凹凸翅型帶外環法蘭；6）45度翅型帶外環法蘭。傳統評估以上概念的方法是分別建模和測試各性能。該方法成本昂貴，時間消耗久并可能導致無法按時交出產品。
利用Flotherm的熱仿真使得Resler在相比較低的成本下可迅速評估大量的設計概念。“Flotherm迅速生成模型并能便捷地更改邊界條件、環境條件和重力方向。”Resler說：“我利用這些功能從不同高度和不同周圍溫度為六個概念建模。”Resler利用Flotherm生成列陣功能迅速生成這些模型。
Resler為每一設計做垂直方向和水平方向兩次仿真。仿真結果顯示片式直立型設計在垂直和水平兩方向均表現出最好性能。之后Resler再次模擬了片式直立型散熱片的性能以探討支架最合理的長度。
展開 功率器件熱計算及散熱片選型分析 ￥50
功率器件散熱計算及散熱片選型分析
1.判斷功率器件是否需要散熱片？
對于本文的其余部分，讓我們假設正在使用 TO-220 封裝中的晶體管開發應用，晶體管的開關和傳導損耗相當于 2.78 W 的功耗，以及環境工作溫度為該應用預計不會超過 50°C。該晶體管是否需要散熱器？（詳見計算表）
2.散熱片熱阻計算及選型？
Simsolid散熱片溫度分析
Heat Sink.rar
本案例采用Simsolid軟件對PCB、芯片以及散熱片組成的系統進行熱分析。
其中芯片的尺寸為13mm*13mm*0.6mm;
PCB的尺寸為100mm*150mm*1mm;
散熱片的尺寸為30mm*30mm*4.5mm,材料為6系鋁合金。
使用3D繪圖工具Solidworks對該系統進行建模并裝配，導入到Simsolid中進行計算。值得注意的是，Simsolid與傳統的有限元分析軟件相比具有強大的幾何處理功能，所以可以導入更加細節的結合特征。
在分析時，芯片的功率為3W，環境溫度為20℃，對流換熱條件為自然對流，取換熱系數為20。
經過分析后得到的結果如下圖。
從圖中可以看出，芯片工作時的最高溫度為110.29攝氏度，這與先前通過使用Flotherm XT計算出的結果109.1攝氏度幾乎相同，說明Simsolid的計算結果的準確性值得信賴。更重要的是，Simsolid計算問題是免去了網格劃分以及復雜的幾何處理，效率更高。
展開 
獨特散熱片設計，讓筆記本電腦時刻保持涼爽！
隨著時間的流逝
高溫會導致電池健康狀況和性能下降
Endobase可以靜默地冷卻MacBook
從而在設計時降低設備的溫度
不用風扇，僅靠特殊的散熱片設計
就能保持電腦涼爽
EndoBase 專為 MacBook 設計
同時也兼容其他 15 英寸的筆記本電腦
但會遮住設備底部風扇進氣口
TEC 半導體制冷片的特性與散熱理論設計、仿真
但在工程設計中，我們往往需要我們從整機系統的角度出發，由系統的工況與散熱熱端、冷端的散熱情況，根據TEC的具體要求，詳細的選型計算與仿真計算過程去做系統的設計。
為此我們開發了本程課，ANSYS ICEPAK TEC 半導體制冷片散熱設計仿真視頻教程課程，本視頻教程從TEC半導體制冷片簡介開始，到通過相關參數進行TEC選型計算與說明，再到在ICEPAK內完成相關模型的物性設置，軟件仿真邊界的設計置等等......，一步步的充分講解了在ANSYS ICEPAK中對一款TEC半導體制冷片散熱器的產品從0開始，再到如何將進行選型計算等。從ICEPAK中建模開始，再到在軟件中對模型的物性設置，到如何進行網格劃分及求解等全套操作流程。
本教程旨在通過本款TEC半導體制冷片散熱器的設計案例的操作，讓您能達到依據前期的溫升與器件損耗等相關性能參數，進行理論計算與制冷片的選取，同時完成整機散熱系統的匹配計算，同時能夠熟練的運用ICEPAK，以用ICEPAK來完成對此類產品的熱設計與ANSYS ICEPAK散熱仿真。
課程目錄：
1.TEC（半導體制冷片）的簡介
2.熱整機設計的工況與熱損耗說明
3.TEC模塊的選型說明
4.TEC G因子因子說明
5.ANSYS ICEPAK 模型建模說明
6.ICEPAK 中各部分參數設置說明
7.ICEPAK 的邊界設置說明
8.網格的設置與劃分
9.利用ANSYS ICEPAK進行仿真及后處理
本視頻教程南京青松熱設計工作室淘寶購買鏈接：
https://item.taobao.com/item.htm?
展開 導熱材料選擇與計算
下一步則是要選擇所需要的散熱片的體積（這里應該指的是散熱片的包絡體積？），下表2 列出了典型的散熱片在不同空氣流速下的近似的體積熱阻。
使用所需熱阻除以對應的體積熱阻可以獲得所需散熱片的最小體積。但表2 僅適用于設計初期對散熱片的預選，而散熱片的熱阻隨著其他參數的變化很可能 會超出上表所給定的范圍，如： 散熱片的類型，流道的形狀，方向，表面粗糙度，所使用海拔高度等等。 上表給定范圍的下限適用于小體積的散熱片，如100 到200 cm3(5 to 10 in3) ，上限則對應著較大體積（約1000 cm3 /60in3）的散熱片。
上表中所對應散熱器假設其已經根據流動條件對結構進行了優化。散熱片的設計需要對很多參數進行優化，而其中最重要的一個參數就是鰭片的密度。對于一個平行鰭片的散熱器來說，最適宜的鰭片間距與兩個參數有關：氣流的速度和氣流流動方向上鰭片的長度。 表3 列出了典型的使用環境下最適宜的鰭片間距和長度。
散熱片的平均散熱性能與散熱片的寬度（垂直于氣流的方向）呈線性關系，而與鰭片長度（平行于氣流方向）的平方成正比。例如，將散熱片的寬度增加到2 倍，則散熱片在同樣溫升下傳遞到空氣中的熱量也增加到兩倍；而將散熱片的長度增加2 倍，所耗散的熱量則僅增加到1.4。
因此，如果可以選擇的話，增加散熱片的寬度要比增加長度要更好。另外，在自然對流的情況下，輻射是不能忽略的，它最多能占到總散熱量25%. 所以，最好將散熱片的表面進行噴涂或是進行陽極化處理以提高輻射量；當然，除非散熱片正對著更熱的表面（更高的輻射率帶來更高的吸收率：），至少在紅外波段是如此）。
散熱片的類型（根據制造工藝分類）
1. 沖壓成型：銅板或者鋁板可以通過沖壓成所需要的形狀。
展開 基于Fluent電磁流場散熱特性仿真
表2 方案一和方案二的仿真溫度對比
3.2.2 風道高度對散熱效果的影響
導風筋可將進風聚集至散熱片，構成散熱片專用風道，同時聚風板可將進風聚集到線圈盤上表面與微晶面板下表面之間的間隙處，構成線圈盤專用風道，當進風流經該風道時，不僅可為線圈盤散熱，還可有效隔絕來自微晶面板的輻射傳熱。然而，線圈盤專用風道的高度會影響進風量，進而影響發熱元件的散熱效果，因此方案二和方案三采用了不同的風道高度，來探究其對散熱效果的影響。
方案二和方案三的內部散熱結構如圖5(b)所示，導風筋、聚風板、軸流風機、PCB電路板以及線圈盤的位置相同，不同點是方案三將微晶面板向上偏移2mm，進而線圈盤專用風道的高度與方案二相比增加了2mm。兩個方案通過仿真模型計算出的內部溫度云圖如圖7所示。基于圖7可看出，高溫區域受進風影響向電磁爐的出風口方向移動。然而，方案三的高溫區域堆積在邊緣處，沒有從出風口排出，說明將微晶面板向上偏移2mm后，線圈盤上方的空間增大，空氣由出風口排出的路徑也相應增長，不利于經熱交換之后的熱空氣排出電磁爐，不利于線圈盤的散熱。
圖7 方案二和方案三的溫度云圖
兩個方案計算出不同測溫點的溫度總結于表3。方案三各點溫度均高于方案二，說明將線圈盤專用風道的高度增加后，線圈盤的散熱效果有所減弱，進而影響到位于線圈盤下方的散熱片的散熱。
表3 方案二和方案三的仿真溫度對比
4 總結
通過運用Fluent計算流體動力學仿真，對電磁爐內部散熱結構的設計提供了思路，具體為：
（1）線圈盤與散熱片可采用分層放置的方式，即線圈盤放置于散熱片的上方，這樣可利用導風筋和聚風板的結構，形成線圈盤和散熱片專用風道，合理分配進風量，有利于發熱元件的散熱。
展開 ANSYS Icepak在機箱機柜熱仿真中的應用
Inverter電路中的Mosfet的散熱片外掛
此時負載1000va，700w。3w/pcs Mosfet，共用20pcs。
此時所用散熱片規格為：97×280×40mm3，此款散熱片用在2000va，1400w時，4.9w/pcs Mosfet。溫度分布如下圖所示：
溫升較高，當散熱片改為：110×380×40 mm3（2000VA，1400w）溫升如圖所示：
其它措施：選用開關時間更短的Mosfet,降低本身功耗
濾波電容，晶振溫升解決
1
layout時的電容位置盡量分開
2
在晶振上加小散熱片
加散熱片前
加散熱片后
實驗驗證仿真給出的技術方案
試驗溫升數據（放電11小時，取最大值）
單位：℃
經過以上動作后，除了改PCB板以便安裝散熱片外，此種1000va的UPS的thermal問題完全可以解決。
通過以上一個實例，我們能看到熱分析軟件在產品開發、優化中的巨大使用價值。利用空間熱量分布與轉化分析平臺的仿真能力，我們能在產品開發的初始階段，尋找最佳的散熱布局，優化器件的選型，減少乃至消滅設計失誤，減少設計的反復，減少試驗樣機的打樣數量。最終減少了時間和成本需求，提高了設計效率。
使用仿真軟件，也避免了以往設計中必須仰賴工程師的經驗的做法，使產品從經驗研發向精益研發過渡。
展開 降低IC封裝熱阻的封裝設計方法
(4) 嵌入式的散熱片（Metal slug）
和前述倒線架形式封裝的散熱片安裝方式類似，嵌入方式的散熱片則可用于接合面向上（cavity up）形式的裝置，將芯片直接安裝在嵌入的散熱片上，再藉由錫球裝置于板上，熱阻也約可有14℃/W的改善。
3. 覆晶直接承載IC熱傳改善之討論
對于FCOB而言，由于組件傳到PCB的熱阻只占組件傳到空氣部分的5%以下，因此除非加裝熱擴散片，或從板階層考慮，否則對散熱的改善有限，以下分析各種組件本身的散熱改善方式：
(1)增加散熱用球的影響
對于8×8mm的型式而言，下方長滿球和只有周圍長球的型式相比，約減少3.4℃/W。
(2)采用高熱傳導系數的underfill材料。
對于8×8mm形式而言，underfill材料的散熱特性對于散熱而言影響不大，就高傳導性的材料而言，（傳導性2.5W/mK）其熱阻值比起一般的材料（熱阻值0.5W/mK）只增加約1.5℃/W。
(3)加裝熱擴散片
最有效率的散熱方式是在覆晶外安裝熱擴散片，以增加散熱面積，并增加熱傳量。對于12×12mm的型式而言，加裝50×50×3mm的散熱片，熱阻可由21.3℃/W減少至11℃/W。
結論
本文中詳細介紹各種封裝形式的散熱改善方式及效果，由文中可知，各種封裝形式由于構造不同，因此散熱增強的方法及效果不同。散熱改善的方式，大致包括了結構、材料及散熱增進裝置(如散熱片)的安裝。結構的改善對于導線接腳及錫球連接型式的封裝散熱有顯著的影響，但是需注意制程的難易及對其他像是電性及可靠度等的影響。材料改善的效果則不同，像是導線架材料及BGA基板的改善對封裝的散熱效果就很顯著，而模塑材料或底部填充材料的改善則對覆晶形式封裝的影響有限。加裝散熱片一般都會有不錯的效果，但是成本、制程及可靠度也是需同時考慮的。
展開 基于Simdroid-EC的油冷變壓器自然冷卻熱仿真
圖4 散熱片熱模型打孔
5）通過EC的陣列方法，可以建立多個散熱片熱模型。
圖5 復制建立散熱片熱模型
6）為了精確捕捉翅片內油的流動，使用拖拽創建功能，在翅片內油側空間建立體積區域，并對其設置網格參數（體積區域厚度方向至少劃分3層網格）；同理對上下油箱的寬、高方向設置合理的網格個數或者網格尺寸。
圖6 散熱片熱模型網格約束
7）使用EC提供的鏡像命令，可以在油箱的另一側建立散熱翅片模型及控制油側網格的體積區域熱模型。
圖7 鏡像建立散熱片熱模型
8）使用EC提供的陣列命令，將兩側的散熱器翅片模型進行復制，完成油箱外側散熱片的建立。
圖8 復制建立散熱片熱模型
9）同樣，拖拽建立機箱模型，拖拽包圍盒，完成變壓器油箱熱模型的建立（注意在油箱與上下集流槽接觸的區域開孔，以構建油的流動通道）。
10）使用拖拽創建的方式，基于CAD模型里鐵心、線圈的尺寸和位置，建立對應的熱模型，并賦予其熱耗、材料。同樣，在線圈與線圈之間、線圈與鐵心之間的縫隙里，使用拖拽命令，快速構建體積區域，在對應的厚度方向設置3層網格。
圖9 線圈之間縫隙的網格約束
本案例使用簡化等效的塊來建立線圈和鐵芯模型，EC正在開發體素化、貼體網格功能，其后續版本將可以直接對導入的線圈和鐵芯進行模型打散、貼體網格劃分，如下圖所示。
展開 
LED散熱器輕量化方案
散熱器優化方法如下。
a)優化方式
考慮到前照燈散熱片的空間有限(49mm*93mm*114mm)，根據已有經驗進行初步設計。目標是將結溫降到91℃。對散熱器結構進行參數優化包括兩個步驟：全局和局部結構參數優化(圖7)。
圖7散熱器優化工作流程
散熱器的結構參數包括底座厚度、散熱片間隙、散熱片長度等。本文以散熱片間隙優化為例，對散熱器進行了優化設計。首先定義的參數是水平間隙，然后在第二步中分析垂直間隙(圖8)。對每個設計結果進行熱仿真，從而得到具有最小重量和結溫的設計。
圖8散熱器優化步驟
b)仿真
然后在熱仿真軟件中對不同的散熱器進行評估，分析每個散熱器的散熱性能。仿真條件為：環境溫度25°C、LED(2W/LED)數量15顆。步驟1和步驟2的仿真結果如圖9所示。步驟1中散熱片間隙為6mm，LED結溫下降了8°C。這種結構設計使散熱器的重量比原來減少了9%(散熱片間隙=5mm)。散熱片長度、厚度等參數也可采用相同的方法進行優化。
步驟2中，散熱器重量減少了10%，但LED僅增加1攝氏度，且結溫滿足91℃的標準要求。綜上所示，散熱片的總量減少了19%，LED結溫減少了7℃。
(1)步驟1和步驟2的結果
(2)各步驟結果對比
圖9步驟1和步驟2的散熱片質量和LED結溫
c)結果分析
為了解釋被動冷卻系統改進方案，我們進一步分析了散熱器的散熱性能，如圖10所示。原始設計與第1、2步的散熱性能差異主要與熱對流的改善有關。步驟1中，熱對流增強(> 0.3 m / s)使得散熱器的熱阻降低3.6℃/ W。在步驟2中，由于熱傳導較差導致的散熱器熱阻略有增加，但LED結溫仍能滿足目標要求。
展開 CFD專欄丨參數優化案例（三）：基礎教程
GRSM全局響應面優化算法找出最接近目標值的參數組合：
案例二：散熱片優化
HyperStudy 驅動NX參數對散熱片模型進行參數研究， 分析最高溫度和風道壓差的變化。
2個輸入參數：散熱片的翅片數和厚度。2個輸出參數：散熱片最高溫度和風道壓力損失
優化目標：散熱片溫度最低，同時滿足風道的壓力損失約束條件
散熱片原設計：24個翅片，厚度1mm。入口邊界：300K, 7m/s。發熱功率密度：5 W。
風冷散熱片模型
在SimLab中啟動宏錄制功能，導入NX散熱片模型。
展開 干貨 | 電源內部元器件“一目了然”
低壓濾波電路部分主要看電感線圈
散熱片
散熱片的作用不需多說，發熱量較大的開關管和肖特基管都常常安裝在散熱片上。目前市售電源普遍采用鋁質散熱片，通常越厚越好;同時為了在有限的空間內擴大散熱面積，大部分散熱片都開有鰭片，理論上鰭片越多越好。
來源：電源Fan
仿真計算在3D打印FDM機型噴頭結構設計方案中的應用
計算及結果：
針對目前對現有FDM噴頭的分析可知，在FDM噴頭設計的過程中，集中在噴頭處的問題主要體現在以下幾方面：
加熱片以上區域由于受熱溫度升高，使輸料管中材料彎軟影響擠料。
加熱片以下區域，尤其是噴嘴處，由于散熱使材料凝固造成堵塞。
總而言之，噴頭結果不能達到對熱量的精準控制，使噴頭的導熱與散熱結構配合不協調，進而影響打印絲材的相變過程。在考慮到以上一系列問題后，好的FDM噴頭設計既可以保證其打印過程中噴頭向下的導熱還要滿足向上良好的散熱。針對以上問題，仿真計算可以1. 通過對輸料管中打印料材溫度的初步模擬，判斷打印過程中輸料管內的料材所處的狀態以及噴嘴內溫度分布。2. 對加熱和散熱結構進行設計和改進來達到對料材狀態的控制，例如加熱塊的溫度與尺寸，散熱片及風扇的結構等結構是否合理。
下面文章將針對以上兩點逐步介紹仿真計算的操作流程即及初步結果。現有待分析的某型號噴頭周圍存在兩個散熱風扇分別作用于噴頭散熱片周圍以及噴頭擠出料材周圍，顯然作用于散熱片的風扇目的是促進噴頭上部的散熱，從而防止夾在中間輸料管的絲材軟化；而作用于擠出料材附近的風扇目的是使熔化的打印材料在擠出成型后迅速固化。因為在噴嘴附近的流場中存在風扇的設計，故在計算噴嘴的熱能的利用效率時同時考慮了噴嘴周圍的流場。因此，此次對該噴嘴溫度分布的計算為流體與熱力學耦合的計算。
雖然在實際打印過程中輸料管內部的打印料材以一定的進料速率向噴嘴方向輸送料材，且在加熱片至噴嘴之間存在打印料材的相變過程，但料材在打印之前的溫度分布同樣對打印的質量起著至關重要的作用。故本實驗暫時不考慮輸料管內料材的輸送速度（即送料速率為0），同時忽略輸料管內料材的相變（認為輸料管中的料材總為固態）。
展開 