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圖6 產(chǎn)品三維模型 圖7 簡(jiǎn)化后的產(chǎn)品三維模型 圖8 網(wǎng)格劃分效果圖 完成網(wǎng)格劃分后需要設(shè)置發(fā)熱器件功耗、材料、導(dǎo)熱率、邊界條件、溫度、氣壓和重力方向等，完成參數(shù)設(shè)置后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行仿真計(jì)算，計(jì)算出監(jiān)測(cè)器件的溫升曲線以及各個(gè)零部件的溫度值。見(jiàn)圖9、圖10。

-溫變的電導(dǎo)率（溫度越高，電導(dǎo)率越低） -高溫下同樣電流損耗增大，發(fā)熱增大 -熱輻射公式：Q = δε (Tmax^4 - Tmin^4) -同樣溫升，高溫下的熱輻射遠(yuǎn)大于低溫的熱輻射 -環(huán)境溫度55℃時(shí)的熱輻射效應(yīng)壓制了電導(dǎo)率導(dǎo)致的功耗加大 -Icepak采用的Fluent求解器，可以準(zhǔn)確的完成各種工況下的熱仿真 風(fēng)道測(cè)試設(shè)置

主要講解該案例的具體操作方法，包括建模、Maxwell模塊和ICepak模塊的詳細(xì)操作步驟；以及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置； 問(wèn)題描述：假設(shè)有三根銅排，每根銅排通過(guò)有效值為1000A的50Hz的交流電，相鄰兩相間的相位差為120°，考察這三根排在空氣中的溫升情況。

設(shè)置環(huán)境溫度為85℃及求解迭代次數(shù)為100次，并將4顆芯片表面溫度設(shè)置為溫度監(jiān)控點(diǎn)，進(jìn)行溫度仿真計(jì)算。結(jié)果如圖6所示，最高溫度出現(xiàn)在芯片U2上，最高溫度為119.76℃，但低于芯片最高允許結(jié)溫150℃;U1、U3及U32的最高溫度分別為115.4℃、113.9℃和112.2℃，均低于芯片最高允許結(jié)溫125℃，表示產(chǎn)品在極限高溫情況下穩(wěn)態(tài)工作也不會(huì)出現(xiàn)芯片過(guò)熱失效的現(xiàn)象。

散熱方案中包含一風(fēng)扇，利用供貨商提供的風(fēng)扇性能曲線(P-Q curve)，在Ansys Icepak做相應(yīng)特性設(shè)置。風(fēng)扇性能(P-Q curve)及模型圖紙從發(fā)熱組件的功率規(guī)范書(shū)中，可設(shè)置相應(yīng)發(fā)熱狀態(tài)，一般供貨商數(shù)據(jù)中可獲得2R發(fā)熱模型；我們?cè)贏nsys Icepak中相應(yīng)去設(shè)置Network發(fā)熱量及熱阻即可。

其中,Q3為輻射放出的熱量,W;A3為參與輻射的面積,m2,ε為物體表面的輻射率,其值介于0~1,和物體材料的溫度?表面粗糙程度有關(guān);σ為斯特藩-玻耳茲曼常量,其值為5.67×10–8W/(m2·K4);TA為周圍環(huán)境溫度,K? 本文基于以上3種傳熱公式,研究了改變PCB的尺寸(即對(duì)流傳熱和輻射傳熱的面積)?材質(zhì)(即PCB的導(dǎo)熱系數(shù))來(lái)改善產(chǎn)品的設(shè)計(jì),并運(yùn)用電子產(chǎn)品熱分析軟件ANSYSICEPAK

o 輻射僅支持表面輻射（角系數(shù)計(jì)算），無(wú)法考慮氣體介質(zhì)的輻射吸收 / 發(fā)射。2. 瞬態(tài)熱分析o 需設(shè)置合理時(shí)間步長(zhǎng)（如用自動(dòng)時(shí)間步控制收斂），避免溫度突變導(dǎo)致結(jié)果振蕩。o 支持材料熱導(dǎo)率、比熱容隨溫度變化，適配高溫合金、復(fù)合材料等非線性場(chǎng)景。3.

Workbench中通過(guò)SCDM導(dǎo)入模型到Icepak PCB和器件的導(dǎo)入 layout導(dǎo)入第三步就是邊界條件設(shè)置和求解設(shè)置。設(shè)置好環(huán)溫，流動(dòng)狀態(tài)以及輻射，還有初始速度等，以及迭代步數(shù)，還有根據(jù)自然對(duì)流還是強(qiáng)制對(duì)流設(shè)置求解格式，修改亞松馳因子。

比較不同厚度石墨烯對(duì)降低結(jié)溫的效果，并由此得出最佳的石墨烯厚度。采用熱分析軟件ANSYS ICEPAK進(jìn)行仿真分析。在 ICEPAK15.0 版本中建立 LED 散熱仿真模型，主要由LED 燈、導(dǎo)熱介質(zhì)和散熱器組成。考慮到 LED 內(nèi)部熱阻是一穩(wěn)定值，因此，把模型中每個(gè) LED 看成一個(gè)熱源，忽略 LED 每部結(jié)構(gòu)，將每個(gè) LED 燈設(shè)置為溫度監(jiān)控點(diǎn)。

Ansys Icepak正是應(yīng)對(duì)這一嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的權(quán)威仿真工具，Icepak提供了從芯片級(jí)、板級(jí)、模塊級(jí)到系統(tǒng)機(jī)箱級(jí)乃至外部環(huán)境級(jí)的完整熱仿真能力，通過(guò)Ansys Icepak，工程師可以在產(chǎn)品概念階段即精準(zhǔn)模擬空氣/液體冷卻、熱傳導(dǎo)、熱輻射及共軛傳熱等多種熱現(xiàn)象，評(píng)估散熱方案（如熱管、均溫板、風(fēng)扇、散熱器）的有效性，優(yōu)化組件布局與風(fēng)道設(shè)計(jì)。

假設(shè)紅外輻射 (IR) 光可以在這些表面周圍的空間自由傳播。這在真空中是成立的，并且在空氣以及許多其他室溫氣體下也是合理的。對(duì)于上述假設(shè)的無(wú)衰減傳播，可能不合理的情況包括： 吸收紅外光的氣體，例如水蒸氣 高溫氣體 帶有細(xì)小分散顆粒的氣體 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體在不同溫度下，兩個(gè)等溫物體之間會(huì)發(fā)生輻射傳熱。

由于本文設(shè)計(jì)的液冷板主要用于特定的軍用設(shè)備散熱，故冷卻液選擇乙二醇溶液，既可防凍，又能更好地適應(yīng)各種復(fù)雜工作環(huán)境，設(shè)置流量為2 L/min，關(guān)閉熱輻射，流動(dòng)方式為湍流。參數(shù)設(shè)置完后進(jìn)行網(wǎng)格劃分，Mesh type選擇Mesh-HD的網(wǎng)格類型，其他參數(shù)按默認(rèn)設(shè)置。2.2 仿真結(jié)果分析液冷板熱仿真結(jié)果如圖3所示。

外流 > 固定/運(yùn)動(dòng)/對(duì)稱邊界 > 直流電/焦耳熱 > 溫度相關(guān)物質(zhì)屬性 > 輻射傳熱、太陽(yáng)輻射 > 濕度分析 > 污染物擴(kuò)散 結(jié)果可視化： - 速度矢量圖、溫度云圖、流線圖、等值面、任意剖面、XY曲線、動(dòng)畫(huà)等等

Cabinet表示計(jì)算區(qū)域，四周開(kāi)口要滿足實(shí)際要求，底盤(pán)下方設(shè)置為Wall模擬地面，其余五個(gè)面均設(shè)置為Opening；輻射換熱設(shè)置：底盤(pán)仿真建議選用Do模型，同時(shí)建議增加Theta divisions和Phi divisions的數(shù)值，修改為3，可提高輻射換熱的計(jì)算精度；其他設(shè)置：求解模型選擇Zero equation零方程模型，仿真溫度定義為產(chǎn)品使用最高溫度，同時(shí)開(kāi)啟重力加速度

對(duì)于工商業(yè)儲(chǔ)能機(jī)柜，應(yīng)用于戶外，需要考慮太陽(yáng)輻射對(duì)散熱影響，本案例基于icepak建立仿真模型，包括詳細(xì)仿真設(shè)置步驟及仿真模型，可直接下載運(yùn)行出結(jié)果。 ?

為應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)熱仿真方法在復(fù)雜3DIC結(jié)構(gòu)中計(jì)算量大、耗時(shí)長(zhǎng)的挑戰(zhàn)，AEDT Icepak的ROM（降階模型）技術(shù)提供了一種快速且高精度的熱仿真解決方案。該技術(shù)通過(guò)一維ROM和三維ROM靈活應(yīng)對(duì)不同熱管理場(chǎng)景：一維ROM適用于簡(jiǎn)化的熱傳導(dǎo)分析，三維ROM則能處理復(fù)雜的熱對(duì)流和熱輻射問(wèn)題。