強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱器
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2022-04-14
強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱器的實(shí)例教程
希望對(duì)大家有點(diǎn)幫助：
icepak 應(yīng)用分析-強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱器.pdf
Icepak 4 培訓(xùn)教程-中文.pdf
目前，強(qiáng)追風(fēng)冷已經(jīng)普遍適用于較高熱流密度的散熱需求。在一個(gè)柜體中，如何選用風(fēng)機(jī)來冷卻多個(gè)發(fā)熱部件，以及這些不同發(fā)熱部件之間由于結(jié)構(gòu)的排布局限而導(dǎo)致的冷卻效果會(huì)受到多大的影響？本文針對(duì)該問題來進(jìn)行仿真分析。
本文分析的柜體高度方向?yàn)?.4m，共計(jì)12個(gè)發(fā)熱部件。每個(gè)部件的額定發(fā)熱功率為2000W，每四個(gè)發(fā)熱部件共用一個(gè)散熱器來進(jìn)行冷卻。發(fā)熱部件緊緊貼在散熱器的基板上并使用導(dǎo)熱硅脂來降低接觸面的熱阻。按照常規(guī)思路，每個(gè)模塊前方采購一個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹風(fēng)或者吸風(fēng)，可以很好地冷卻本層的4個(gè)發(fā)熱部件，如此三個(gè)模塊就需要至少使用一個(gè)風(fēng)機(jī)來進(jìn)行冷卻（如想冷卻效果更好，可采用模塊前方兩個(gè)或者多個(gè)風(fēng)機(jī)并聯(lián)吹風(fēng)或者吸風(fēng)）。采用的冷卻風(fēng)機(jī)越多，對(duì)發(fā)熱部件的冷卻效果相對(duì)越好，但是工程上追求的往往不是某一個(gè)設(shè)計(jì)因素的“最優(yōu)”方案，而是綜合了環(huán)境條件、成本因素、安裝條件、防護(hù)等級(jí)、允許噪聲等諸多條件的“限值最優(yōu)”方案。
本文綜合考慮以上因素，采用三個(gè)模塊（每個(gè)模塊上有4個(gè)發(fā)熱部件）共用一個(gè)冷卻風(fēng)機(jī)的冷卻方案，風(fēng)機(jī)放置于柜體的最頂部進(jìn)行“吸風(fēng)”，冷卻風(fēng)在經(jīng)過散熱器的翅片以后轉(zhuǎn)彎90度直接被放置于頂部的風(fēng)機(jī)吸走。在初選風(fēng)機(jī)PQ曲線之后，使用軟件Icepak帶入風(fēng)機(jī)的PQ曲線，軟件會(huì)根據(jù)柜體的系統(tǒng)阻抗和風(fēng)機(jī)的PQ曲線自動(dòng)匹配風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)。
計(jì)算完畢之后，可以看出三個(gè)截面不同高度處的速度云圖。
由XY截面的速度可知，由于高度差的原因，三層模塊的入風(fēng)流量不完全一樣，呈現(xiàn)出隨高度的增加而風(fēng)量增大的現(xiàn)象。這主要是因?yàn)轫敳康哪K靠近風(fēng)機(jī)，所以負(fù)壓較大。但是散熱效果不僅僅是風(fēng)量的單變量函數(shù)，三個(gè)模塊的冷卻效果呈現(xiàn)出隨著高度的增加逐漸惡化的趨勢，也即是頂部模塊散熱效果最差。
展開 電力電子產(chǎn)品風(fēng)冷散熱產(chǎn)品應(yīng)用在高海拔，由于空氣密度和大氣環(huán)境溫度變化，其對(duì)風(fēng)機(jī)PQ曲線以及系統(tǒng)阻力特性都有較大的影響，故在做高原產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行海拔高度評(píng)估，本文字基于Icepak進(jìn)行海拔高度對(duì)風(fēng)冷產(chǎn)品散熱的影響研究，提煉出一系列經(jīng)驗(yàn)系數(shù)和仿真方案。
本文檔詳細(xì)演示了這類產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)流程，并講述了Flotherm的數(shù)值風(fēng)洞用法，以及如何分析仿真結(jié)果，列出了這類產(chǎn)品散熱改進(jìn)方法。
FloEFD熱仿真分析之模型簡化（四）-風(fēng)扇散熱器
CAE白堤
風(fēng)扇散熱器
隨著封裝元件的熱功耗密度不斷增加，單純的散熱器所帶走的熱量已經(jīng)很難滿足需求。風(fēng)扇散熱器可以大幅提升在有限空間內(nèi)散熱器的散熱能力，一般情況下，封裝元件被貼附在散熱器底部，由風(fēng)扇促使空氣快速流動(dòng)，將封裝元件熱量速度傳遞到散熱器而帶走。散熱器還沒有加裝風(fēng)扇之前，從熱量傳遞來看是被動(dòng)散熱。而現(xiàn)在加裝了風(fēng)扇之后，變成了主動(dòng)散熱。
風(fēng)扇散熱器的簡化
FloEFD中散熱器模擬功能允許用戶用一個(gè)簡化模型來近似模擬一個(gè)強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱器。在一個(gè)中大型散熱系統(tǒng)中，通過將形狀復(fù)雜的散熱器替換為一個(gè)模擬散熱器，就可以大大減少計(jì)算時(shí)間。當(dāng)定義散熱器模擬后，用一個(gè)六面體方塊來模擬某個(gè)散熱器，流體通過該方塊的某個(gè)指定表面流入，通過其他指定表面流出。熱量將按照給定的熱功耗在某元件內(nèi)產(chǎn)生。
文章作者：白堤，碩士，有限元設(shè)計(jì)圈主編，就職于國內(nèi)某知名企業(yè)，主要從事熱設(shè)計(jì)仿真工作。大佬們都還在努力，更何況自己還只是個(gè)學(xué)習(xí)者。希望通過微信公眾號(hào)拋磚引玉，結(jié)交更多志同道合的朋友。仿真之路漫漫其修遠(yuǎn)矣，我將上下而求索。
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強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱器的最新內(nèi)容
這是一款快速評(píng)估風(fēng)冷翅片散熱器性能的工具，能夠快速給出流量、風(fēng)速、溫度的解，幫助大家更好的設(shè)計(jì)散熱器。
電力電子產(chǎn)品風(fēng)冷散熱產(chǎn)品應(yīng)用在高海拔，由于空氣密度和大氣環(huán)境溫度變化，其對(duì)風(fēng)機(jī)PQ曲線以及系統(tǒng)阻力特性都有較大的影響，故在做高原產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行海拔高度評(píng)估，本文字基于Icepak進(jìn)行海拔高度對(duì)風(fēng)冷產(chǎn)品散熱的影響研究，提煉出一系列經(jīng)驗(yàn)系數(shù)和仿真方案。
一個(gè)常規(guī)的現(xiàn)象足以說明翅片密度和風(fēng)阻之間的關(guān)系這一點(diǎn)：強(qiáng)迫風(fēng)冷的產(chǎn)品中散熱器翅片密度通常比自然散熱產(chǎn)品中散熱器翅片密度大。
強(qiáng)迫風(fēng)冷服務(wù)器中的細(xì)密齒散熱器（左）
自然散熱產(chǎn)品中的稀疏齒散熱器（右）
我們看到，牛頓冷卻定律中，換熱面積和對(duì)流換熱系數(shù)是一個(gè)乘積的關(guān)系，要獲得最佳的散熱面積和對(duì)流換熱系數(shù)的綜合最優(yōu)值，需要多次測試優(yōu)化對(duì)比。
變壓器的銅損和鐵損消耗的能量絕大部分都轉(zhuǎn)化為熱量，造成了變壓器繞組及鐵芯溫度升高，而變壓器的絕緣壽命和溫度又密切相關(guān)，根據(jù)試驗(yàn)得出，當(dāng)平均溫度每升高10攝氏度時(shí)，油的劣化速度就會(huì)增加1.52倍。根據(jù)冷卻方式分類。目前電力系統(tǒng)運(yùn)行中的變壓器以油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式及強(qiáng)迫油循環(huán)式三類為主。同樣環(huán)境下強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻效果優(yōu)于油浸風(fēng)冷，油浸風(fēng)冷冷卻效果優(yōu)于油浸自冷。
散熱器的設(shè)計(jì)和開發(fā)，我們最關(guān)系的是兩個(gè)核心指標(biāo)，一個(gè)是熱阻，一個(gè)流阻。如何平衡兩者的關(guān)系是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，具體需要根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)情況而定，一般情況下，熱阻最小的散熱器，流阻往往最大。比如在熱余量很大的情況下要求流阻最小，這個(gè)時(shí)候可以適量地犧牲增大熱阻指標(biāo)等。
風(fēng)扇散熱器的簡化
FloEFD中散熱器模擬功能允許用戶用一個(gè)簡化模型來近似模擬一個(gè)強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱器。在一個(gè)中大型散熱系統(tǒng)中，通過將形狀復(fù)雜的散熱器替換為一個(gè)模擬散熱器，就可以大大減少計(jì)算時(shí)間。當(dāng)定義散熱器模擬后，用一個(gè)六面體方塊來模擬某個(gè)散熱器，流體通過該方塊的某個(gè)指定表面流入，通過其他指定表面流出。熱量將按照給定的熱功耗在某元件內(nèi)產(chǎn)生。
4.水冷槽內(nèi)加工散熱器翅片并/串聯(lián)工質(zhì)的仿真
5.機(jī)箱中散熱器作為風(fēng)道的強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱分析
6.機(jī)箱的鼓風(fēng)機(jī)和抽風(fēng)機(jī)在風(fēng)冷系統(tǒng)中散熱效果的比較
7.機(jī)箱在任意海拔高度風(fēng)扇P-Q曲線自動(dòng)修正和風(fēng)冷仿真
8.電子機(jī)箱鼓風(fēng)的風(fēng)扇位置的系統(tǒng)級(jí)參數(shù)優(yōu)化
9.筆記本電腦的強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱的熱分析
10.筆記本強(qiáng)迫風(fēng)冷和熱管散熱器熱分析
風(fēng)冷機(jī)箱的
恒溫控制
掌握宏中的
恒溫控制
4.水冷槽內(nèi)加工散熱器翅片并/串聯(lián)工質(zhì)的仿真
5.機(jī)箱中散熱器作為風(fēng)道的強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱分析
6.機(jī)箱的鼓風(fēng)機(jī)和抽風(fēng)機(jī)在風(fēng)冷系統(tǒng)中散熱效果的比較
7.機(jī)箱在任意海拔高度風(fēng)扇P-Q曲線自動(dòng)修正和風(fēng)冷仿真
8.電子機(jī)箱鼓風(fēng)的風(fēng)扇位置的系統(tǒng)級(jí)參數(shù)優(yōu)化
9.筆記本電腦的強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱的熱分析
10.筆記本強(qiáng)迫風(fēng)冷和熱管散熱器熱分析
風(fēng)冷機(jī)箱的
恒溫控制
掌握宏中的
恒溫控制
4.水冷槽內(nèi)加工散熱器翅片并/串聯(lián)工質(zhì)的仿真
5.機(jī)箱中散熱器作為風(fēng)道的強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱分析
6.機(jī)箱的鼓風(fēng)機(jī)和抽風(fēng)機(jī)在風(fēng)冷系統(tǒng)中散熱效果的比較
7.機(jī)箱在任意海拔高度風(fēng)扇P-Q曲線自動(dòng)修正和風(fēng)冷仿真
8.電子機(jī)箱鼓風(fēng)的風(fēng)扇位置的系統(tǒng)級(jí)參數(shù)優(yōu)化
9.筆記本電腦的強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱的熱分析
10.筆記本強(qiáng)迫風(fēng)冷和熱管散熱器熱分析
風(fēng)冷機(jī)箱的
恒溫控制
掌握宏中的
恒溫控制
目前，強(qiáng)追風(fēng)冷已經(jīng)普遍適用于較高熱流密度的散熱需求。在一個(gè)柜體中，如何選用風(fēng)機(jī)來冷卻多個(gè)發(fā)熱部件，以及這些不同發(fā)熱部件之間由于結(jié)構(gòu)的排布局限而導(dǎo)致的冷卻效果會(huì)受到多大的影響？本文針對(duì)該問題來進(jìn)行仿真分析。
本文分析的柜體高度方向?yàn)?.4m，共計(jì)12個(gè)發(fā)熱部件。每個(gè)部件的額定發(fā)熱功率為2000W，每四個(gè)發(fā)熱部件共用一個(gè)散熱器來進(jìn)行冷卻。發(fā)熱部件緊緊貼在散熱器的基板上并使用導(dǎo)熱硅脂來降低接觸面的熱阻
