強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱器的案例
icepak 應(yīng)用分析-強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱器
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
大型變流器裝置強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱仿真分析
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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)降低接觸面的熱阻。按照常規(guī)思路，每個(gè)模塊前方采購(gòu)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(lái)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(shì)，也即是頂部模塊散熱效果最差。
展開 基于Icepak評(píng)估海拔高度對(duì)于強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱的影響 ￥20
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。
強(qiáng)迫風(fēng)冷插箱散熱設(shè)計(jì)案例演示 ￥49.9
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(jiǎn)化（四）-風(fēng)扇散熱器
FloEFD熱仿真分析之模型簡(jiǎn)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(lái)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(jiǎn)化
FloEFD中散熱器模擬功能允許用戶用一個(gè)簡(jiǎn)化模型來(lái)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(lái)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(guó)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。
展開 【探討】強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器冷卻器啟動(dòng)回路精講
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。
大型變壓器為了提高容量、減少體積、重量和材料消耗大多會(huì)采用強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷方式，這種冷卻方式采用的是油泵導(dǎo)向強(qiáng)迫加速熱點(diǎn)油循環(huán)，經(jīng)風(fēng)冷散熱器使變壓器冷卻效果提高。按照《變壓器運(yùn)行規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，為防止變壓器油劣化過速，上層油溫一般度，不宜經(jīng)常超過85攝氏，多數(shù)變壓器因此設(shè)有過溫保護(hù)，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值就會(huì)跳閘。一旦變壓器因油溫過高導(dǎo)致絕緣損壞事故或過溫跳閘，就會(huì)給系統(tǒng)的正常供電和安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響，因此根據(jù)變壓器的容量及其重要程度，必須裝設(shè)良好且可靠的冷卻系統(tǒng)。
為了增強(qiáng)冷卻系統(tǒng)的可靠性進(jìn)而提高變壓器的安全運(yùn)行性能，往往采用多組冷卻器分別控制的設(shè)計(jì)方案，當(dāng)某一組冷卻器故障時(shí)不影響其他冷卻器的運(yùn)行，使得變壓器能夠最大程度上得到冷卻。分組的另外一個(gè)好處是運(yùn)行檢修靈活，冷卻器一般分成4-12組，可以根據(jù)負(fù)荷即溫度來(lái)確定投入的組數(shù)，及低溫及低負(fù)荷時(shí)投入較少冷卻器，以免導(dǎo)致能源及冷卻器壽命的浪費(fèi)，高溫及高負(fù)荷時(shí)投入較多組冷卻器及時(shí)降低主變溫度。
究竟需要投入多少臺(tái)冷卻器才能既滿足散熱需求又不至于造成能源浪費(fèi)及冷卻器壽命減少，這要根據(jù)不同的廠家散熱器的性能而定，本文以某公司生產(chǎn)的OSFPS-750000/500變壓器為例，進(jìn)行計(jì)算。
展開 風(fēng)冷散熱器性能計(jì)算工具
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。
風(fēng)冷和水冷散熱器的特征曲線的意義
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。
發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸風(fēng)冷散熱器溫度場(chǎng)分析 FLUENT 報(bào)錯(cuò)
在把氣缸畫好網(wǎng)格后，在外面畫了一個(gè)流體的風(fēng)洞網(wǎng)格，在導(dǎo)入FLUENT 求解時(shí)提示grid connectivity information not available，是不是氣缸的網(wǎng)格和流體的網(wǎng)格要做一個(gè)特殊的處理，希望大師給指點(diǎn)……
Ansys Icepak電子設(shè)備熱分析
LED燈的CAD模型在DM中簡(jiǎn)化、導(dǎo)入Icepak后的自然對(duì)流和輻射散熱分析
2.強(qiáng)迫風(fēng)冷電子機(jī)箱的CAD通過DM導(dǎo)入Icepak的簡(jiǎn)化處理
3.肋片散熱器3D肋片轉(zhuǎn)換為Plate模型處理
Icepak/IDF
導(dǎo)入
電路板及其元器件的導(dǎo)入和簡(jiǎn)化
1.導(dǎo)入PCB電路板及其元器件到Icepak的實(shí)例
2.分析導(dǎo)入的電路板上元器件網(wǎng)絡(luò)模型的熱分析實(shí)例
3.用PCB基板把布線和過孔文件(.anf)導(dǎo)入的方法實(shí)例
4.用BLOCK把布線和過孔文件(.anf)導(dǎo)入的方法實(shí)例
封裝芯片IC Package
的導(dǎo)入
掌握封裝芯片的模型、布線和過孔導(dǎo)入方法
1.封裝芯片的模型介紹
2.封裝芯片IC Package布線和過孔的導(dǎo)入，基板、焊球、金線、外殼模型的建立實(shí)例
自然空氣對(duì)流和輻射散熱
掌握自然對(duì)流
散熱
1.機(jī)箱內(nèi)PCB和元器件自然對(duì)流和輻射散熱仿真實(shí)例
2.機(jī)箱內(nèi)自然對(duì)流散熱時(shí)熱源分時(shí)工作的瞬態(tài)分析實(shí)例
3電子機(jī)箱在任意海拔高度自然對(duì)流系數(shù)自動(dòng)修正的熱仿真實(shí)例
散熱器
的優(yōu)化設(shè)計(jì)
掌握肋片散熱基板、肋片厚度、
間距的優(yōu)化
1.自然空氣對(duì)流時(shí)對(duì)散熱器進(jìn)行優(yōu)化
2.規(guī)定散熱器質(zhì)量和全局最高溫度時(shí)散熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真
強(qiáng)迫風(fēng)冷、液冷、熱管散熱
掌握風(fēng)冷、液冷、熱管散熱的建模、網(wǎng)格劃分，通過結(jié)果分析改進(jìn)模型
1.風(fēng)冷電子機(jī)箱異型CAD導(dǎo)流罩的熱仿真
2.風(fēng)冷 LED燈太陽(yáng)花散熱器的仿真
3.強(qiáng)迫風(fēng)冷的熱管散熱器實(shí)例
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
展開 Ansys Icepak電子設(shè)備熱分析
LED燈的CAD模型在DM中簡(jiǎn)化、導(dǎo)入Icepak后的自然對(duì)流和輻射散熱分析
2.強(qiáng)迫風(fēng)冷電子機(jī)箱的CAD通過DM導(dǎo)入Icepak的簡(jiǎn)化處理
3.肋片散熱器3D肋片轉(zhuǎn)換為Plate模型處理
Icepak/IDF
導(dǎo)入
電路板及其元器件的導(dǎo)入和簡(jiǎn)化
1.導(dǎo)入PCB電路板及其元器件到Icepak的實(shí)例
2.分析導(dǎo)入的電路板上元器件網(wǎng)絡(luò)模型的熱分析實(shí)例
3.用PCB基板把布線和過孔文件(.anf)導(dǎo)入的方法實(shí)例
4.用BLOCK把布線和過孔文件(.anf)導(dǎo)入的方法實(shí)例
封裝芯片IC Package
的導(dǎo)入
掌握封裝芯片的模型、布線和過孔導(dǎo)入方法
1.封裝芯片的模型介紹
2.封裝芯片IC Package布線和過孔的導(dǎo)入，基板、焊球、金線、外殼模型的建立實(shí)例
自然空氣對(duì)流和輻射散熱
掌握自然對(duì)流
散熱
1.機(jī)箱內(nèi)PCB和元器件自然對(duì)流和輻射散熱仿真實(shí)例
2.機(jī)箱內(nèi)自然對(duì)流散熱時(shí)熱源分時(shí)工作的瞬態(tài)分析實(shí)例
3電子機(jī)箱在任意海拔高度自然對(duì)流系數(shù)自動(dòng)修正的熱仿真實(shí)例
散熱器
的優(yōu)化設(shè)計(jì)
掌握肋片散熱基板、肋片厚度、
間距的優(yōu)化
1.自然空氣對(duì)流時(shí)對(duì)散熱器進(jìn)行優(yōu)化
2.規(guī)定散熱器質(zhì)量和全局最高溫度時(shí)散熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真
強(qiáng)迫風(fēng)冷、液冷、熱管散熱
掌握風(fēng)冷、液冷、熱管散熱的建模、網(wǎng)格劃分，通過結(jié)果分析改進(jìn)模型
1.風(fēng)冷電子機(jī)箱異型CAD導(dǎo)流罩的熱仿真
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3.強(qiáng)迫風(fēng)冷的熱管散熱器實(shí)例
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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
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Icepak電子設(shè)備熱分析
LED燈的CAD模型在DM中簡(jiǎn)化、導(dǎo)入Icepak后的自然對(duì)流和輻射散熱分析
2.強(qiáng)迫風(fēng)冷電子機(jī)箱的CAD通過DM導(dǎo)入Icepak的簡(jiǎn)化處理
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Icepak/IDF
導(dǎo)入
電路板及其元器件的導(dǎo)入和簡(jiǎn)化
1.導(dǎo)入PCB電路板及其元器件到Icepak的實(shí)例
2.分析導(dǎo)入的電路板上元器件網(wǎng)絡(luò)模型的熱分析實(shí)例
3.用PCB基板把布線和過孔文件(.anf)導(dǎo)入的方法實(shí)例
4.用BLOCK把布線和過孔文件(.anf)導(dǎo)入的方法實(shí)例
封裝芯片IC Package
的導(dǎo)入
掌握封裝芯片的模型、布線和過孔導(dǎo)入方法
1.封裝芯片的模型介紹
2.封裝芯片IC Package布線和過孔的導(dǎo)入，基板、焊球、金線、外殼模型的建立實(shí)例
自然空氣對(duì)流和輻射散熱
掌握自然對(duì)流
散熱
1.機(jī)箱內(nèi)PCB和元器件自然對(duì)流和輻射散熱仿真實(shí)例
2.機(jī)箱內(nèi)自然對(duì)流散熱時(shí)熱源分時(shí)工作的瞬態(tài)分析實(shí)例
3電子機(jī)箱在任意海拔高度自然對(duì)流系數(shù)自動(dòng)修正的熱仿真實(shí)例
散熱器
的優(yōu)化設(shè)計(jì)
掌握肋片散熱基板、肋片厚度、
間距的優(yōu)化
1.自然空氣對(duì)流時(shí)對(duì)散熱器進(jìn)行優(yōu)化
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強(qiáng)迫風(fēng)冷、液冷、熱管散熱
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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
展開 幾種常見的散熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)思路
圖為 均溫板的效果仿真示意圖：無(wú)均溫板（左）底部鑲嵌均溫板（右）
2、對(duì)流換熱——強(qiáng)化對(duì)流換熱效率
元器件的熱量通過熱傳導(dǎo)傳遞到散熱器上之后，需要通過對(duì)流和輻射換熱將熱量散熱器到環(huán)境中去，完成熱量的散失。散熱器翅片和周圍流動(dòng)的空氣之間的換熱方式，是對(duì)流換熱。先來(lái)看用來(lái)描述對(duì)流換熱的牛頓冷卻定律：
式中，q為傳熱量，h稱為對(duì)流換熱系數(shù)，A為換熱面面積，Tw為固體表面溫度，Tf為流體溫度。
顯然，通過提升對(duì)流換熱面積，可以直接強(qiáng)化換熱。但提升換熱面積，通常意味著散熱器要做的尺寸更大，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品整體尺寸變大。這不符合電子產(chǎn)品越來(lái)越緊湊的趨勢(shì)。另外，絕大多數(shù)情況下，加大散熱器還意味著散熱成本提升。當(dāng)空間給定，加大散熱面積還必須要考慮系統(tǒng)風(fēng)阻，因?yàn)榧?xì)密的散熱器在加大散熱面積的同時(shí)，還會(huì)增加風(fēng)阻，影響內(nèi)部空氣流動(dòng)，進(jìn)而降低對(duì)流換熱系數(shù)。一個(gè)常規(guī)的現(xiàn)象足以說(shuō)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(cè)試優(yōu)化對(duì)比。由于仿真軟件的廣泛使用，在打樣測(cè)試前，為節(jié)省成本，提高效率，通常會(huì)進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)最優(yōu)的散熱器設(shè)計(jì)方案。尋找散熱面積和對(duì)流換熱系數(shù)的綜合最優(yōu)點(diǎn)是熱設(shè)計(jì)工程師的重要工作內(nèi)容。
除了單純改變散熱器齒間距來(lái)獲得更高的對(duì)流換熱系數(shù)，散熱器的斷齒、斜齒、開花齒等，都是在散熱面積與對(duì)流換熱系數(shù)之間做權(quán)衡。通過降風(fēng)阻、間隙吸入冷風(fēng)的效應(yīng)，來(lái)優(yōu)化散熱效果。
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