用flotherm对简单的封闭式设备进行热仿真

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)x88mm(h)x370mm(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铳有散热槽。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。控制板通过板间连接器扣在主板的上方。2）模块功耗设备的整

2、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主板石卜角，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 散热方法导热方式1)2)3)4)5)6)7)8)2.4l1)2)电源主板芯片8245824西热板控制板芯片110110导热板图2.2A型机内部散热图用110导热板将芯片110的热量传导至机壳底板上；用8245导热板将芯片8245的热量传导至机壳侧壁上；在1145上放置一

3、个铝材散热片；电源模块直接贴在机壳底板上，通过机壳底板散热；导热板的材料采用合金铝(3A12),采用折弯成型方法；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;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；除与接触接触位置的表面粗糙度为3.2外，其余均为12.5。工作环境设备的工作温度上限为55C;设备所处环境的空气会有不同程度的紊流。仿真过程中的参数设置3.1 环境参数1) 求解范围：600mm(W)x200mm(h)x50mm(L)机箱尺寸，设备位于求解区中心;2) 环境温度：55C；3) 空气导热率：10W/mA2K【停

4、滞空气的导热率为5W/mA2K3.2 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

5、（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）其他设置王板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/mA2K。（从哪儿确定，是

6、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;1110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;18245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；1110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6aJ>p)山nLle0l=LEl-il150200250300Hersiion弱Q400450M：1

7、10M：sruo11:6245MsrB245M：pcu：oMgalbanM：1145M:air11C-UP500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83C61.5C（偏差太人）68.5C61C63c60c82c66c82.5C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55c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83C61.5C68.5C61c63c60c82c66c82.5Cag8245导热板电源模块110导热板空气Ttjrm.温度65c65