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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1.1 A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2.1 A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。控制板通过板间连接器扣在主板的上方。2）
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2.2 A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；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；
3、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，设备位于求解区中心；2) 环境温度：55；3) 空气导热率：10 W/m2K 【停滞空气的导热率为5
4、 W/m2K】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（pure）；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（p
5、ure）；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/m K，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：Top 4W，Bottom 2W；控制板General：Top 1W；电源板General：Top 2W；General大小：平面等同于印制板大小，高度方向上为5mm。3.4 结构件参数设置1） 材料：库内材料Al 6061；2） 表面：Polished Plate Aluminium；3） 表面交换：指定热交换系数185 W/m2K
6、。（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110Sr11
7、08245Sr8245PcuGaiban1145Air110up收敛结果8361.5（偏差太大）68.5616360826682.5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 测量结果仿真结果：芯片110Sr1108245Sr8245PcuGaiban1145Air110up收敛结果8361.568.5616360826682.5位置8245导热板电源模块110导热板空气壳盖温度6565706266实际值比模拟值高总体六 发现而未解决的问题6.1 如何设置两个平面的接触热阻？6.2 如何设置大气压？6.3 如果设备为密封式的，环境大气压和机箱内大气压是否默认相等，还是需要分别设置？6.4 如何设置表面的热交换系数？
用flotherm对简单的封闭式设备进行热仿真
