用flotherm对简单的封闭式设备进行热仿真]

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1、用flotherm4.2对简单的封闭式设备进行热仿真一设备介绍1.1设备概述该设备为一台工业级的电子设备,用途不祥,型号不祥。1.2设备特征图1.1A型机外型图1)设备的大小为423mm(W)×88mm(h)×370mm(L);2)设备为密封式设备,密封程度防雨淋;3)机壳用铝合金(2A12)焊接而成,壳体和壳盖选择在整机的上部分分型,搭接面填充的非导热材料;4)机壳的两个侧板与盖板均铣有散热槽。二设备组成与工作环境2.1设备内部结构图图2.1A型机内部构造图2.2内部特征1)内部组成设备由三个模块组成,即主板、控制板、电源模块。控制板通过板间

2、连接器扣在主板的上方。2)模块功耗设备的整机设计功耗为50W,实测功耗为35W,其中各个器件的设计功耗如下表所列:序号名称功耗所在位置数据来源1主板22实测值2控制板4实测值3电源10计算值4芯片11011主板中心,Top设计值5芯片11453主板右下角,Top设计值6芯片82453控制板中心,Top设计值7电源模块8电源中心,Bottom经验值表2.1功耗列表2.3散热方法图2.2A型机内部散热图1)用110导热板将芯片110的热量传导至机壳底板上;2)用8245导热板将芯片8245的热量传导至机壳侧壁上;3)在1145上放置一个铝材散热片;

3、导热方式4)电源模块直接贴在机壳底板上,通过机壳底板散热;5)导热板的材料采用合金铝(3A12),采用折弯成型方法;6)铝表面之间采用厚度为1mm的导热膜导热,接触压力由连接螺钉的紧固力产生;7)铝表面和芯片表面采用厚度为1mm的导热膜导热,导热膜的变形量为0.7,从而产生接触压力;8)除与接触接触位置的表面粗糙度为3.2外,其余均为12.5。2.4工作环境1)设备的工作温度上限为55℃;2)设备所处环境的空气会有不同程度的紊流。三仿真过程中的参数设置3.1环境参数1)求解范围:600mm(W)×200mm(h)×50mm(L)机箱尺寸,设备位

4、于求解区中心;2)环境温度:55℃;3)空气导热率:10W/m^2K【停滞空气的导热率为5W/m^2K】3.2建立模型图3.1设备模型图1)假设设备外壳为壁厚为4mm的空心壳体,忽略盖板与侧壁上的散热槽,忽略其他结构要素;2)忽略设备内部线缆造成的阻尼;线缆阻尼3)忽略设备内部线缆在工作工程中的功耗;线缆功耗4)设备内部的大器件,如滤波器,在建模时设定为无热量、不导热的固体;5)设备内部的小器件,如磁环、走线板等,在建模时忽略。(主板、芯片、电源模块、电源)3.3电气件参数设置1)主板参数厚度:2.5mm;导电材料:库内材料copper(pur

5、e);非导电材料:库内材料FR4;其他设置:默认值。2)控制板与电源板参数厚度:2mm;导电材料:库内材料copper(pure);非导电材料:库内材料FR4;其他设置:默认值。3)芯片110、1145、8245、电源模块功耗:按照表2.1输入;位置:按照实际位置输入;状态:固体;材料:传导率20W/mK,芯片表面为磨光铝表面;其他设置:默认值。4)其他设置主板General:Top4W,Bottom2W;控制板General:Top1W;电源板General:Top2W;General大小:平面等同于印制板大小,高度方向上为5mm。3.4结构

6、件参数设置1)材料:库内材料Al6061;2)表面:PolishedPlateAluminium;3)表面交换:指定热交换系数185W/m^2K。(从哪儿确定,是一个常数?)3.5温度传感器设置1)传感器110;【芯片110的芯片表面温度】2)传感器sr110;【110导热板冷端表面温度】3)传感器8245;【芯片8245的芯片表面温度】4)传感器sr8245;【8245导热板冷端表面温度】5)传感器pcu;【电源模块表面温度】6)传感器gaiban;【盖板内侧表面温度】7)传感器1145;【芯片1145芯片表面温度】8)传感器air;【壳体内

7、部空气温度】9)传感器110up;【110导热板热端表面温度】四仿真求解4.1传感器温度曲线与收敛结果图4.1传感器温度曲线4.2传感器温度收敛结果芯片110Sr1108245Sr8245PcuGaiban1145Air110up收敛结果83℃61.5℃(偏差太大)68.5℃61℃63℃60℃82℃66℃82.5℃表4.1温度收敛结果表4.3温度场分布图图4.2纵深方向温度场分布图图4.2横截方向温度场分布图图4.2重力方向温度场分布图五实测结果5.1试验方法把设备放置在55℃的恒温箱中,先保温4小时,再工作2小时后,进行测量。5.2测量方法将

8、电阻片式温度巡检仪,对8245导热板热端表面、紧贴电源模块的机壳表面、110导热板的热端表面、机箱内空气、壳盖表面,5个位置进行温度检测。5.3测量结

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