【《使用comsol软件模拟电路板在空气中的散热效果的案例分析》1300字】

使用comsol软件模拟电路板在空气中的散热效果的案例分析1.1软件模型的介绍下面介绍如何使用comsol软件模拟电路板在空气中的散热效果。采用多种冷却介质（空气、二氧化碳、氢气、氮气等）对多层集成电路板进行冷却。图2显示了两种可能的冷却方法，自然和强制。在这种情况下，（强制）流动的气流控制冷却。结合流体的流动，实现高精度的传热模拟模型。图2：两种对流方式通常描述热通量使用电阻率h，传热方程很容易求解。但是，需要确定简化所需的系数。对于许多特殊情况来说，这是一个不容易的地方。另一种方法可以准确估计传热系数，而且能很好解释温度速度等变化和传热的联系，就是将流场与模型结合进行热分析。但是模式较为复杂。由FR4板料和硅固体组成的电路板系统,模型风冷。表4原始尺寸如下：IC板硅片空气长（mm）13020130宽（mm）2210此模型示例是自然对流。简化模型考虑了一个二维横截面，该横截面从电路板的背面穿过IC行的中心到下电路板的背面。图3描述了二维几何。图3：2维的几何模型此模型使用共轭传热研究，输出为1.25mw/m3。它是侧面实际平均加热功率的2/3，由于开槽的影响。（见表5）表5模型的参数：名称表达式描述q_source(2/3)*1.5[W]/(20*20*2)[mm3]1.25E6W/m3在每个单位上的发热功率T0300[K]300.00K空气温度Patm1[atm]1.0133E5Pa冷却介质压力外部空气温度恒定，上下边界是开放边界。它也适用于主板和芯片表面没有滑动的情况。还应设置水平边界和温度周期，使温度等于边界上的值，适用所有内部边界内的温度的连续性以及热通量的连续性。下图4模型为空气冷却（分为速度场和温度场）：图4：在空气冷却下，电路板的温度场和速度场分布从图4看出，随着冷却工质从入口进入，温度从最底部到最顶部显著升高，这是元件所散热量被空气携带而走。另一个结果是，尽管导热系数很小，电路板的背面仍有很大的散热能力。1.2评价指标的确定本文采用的评价指标为均值、方差、平滑度、三阶矩、一致性、熵六种。设z为数据值的随机变量,并设p(zi)为对应区域中值的概率分布(i=0,1,…,L-1)。L是可区分的灰度级数[11]。则z的均值的第n阶矩为： (2-1)式中m为z的平均值1.1.1均值m统计域中的平均值在电路板的温度描述中很关键。反映为区域或者图像的均值。均值m可表示为： （2-2）1.1.2标准差（方差）σ标准差是电路板温度中的一个重要参数，可表示为： （2-3）式中为随机变量的二阶矩。在概率统计中经常作为统计分布程度上的测量依据，它可以反映出温度的波动程度。1.1.3平滑度R对标准偏差的评论也适用于平滑度R，因为平滑度和标准偏差衡量的对象本质上是相同的。可表示为： （2-4）1.1.4三阶矩三次矩反映直方图中的歪斜程度。如果图像向左偏离，则测量值为负，如果图像向右偏离，则测量值为正，如果图像对称，则测量值为零。可以表示为： （2-5）1.1.5一致性U一致性可以表示图像值分布的均匀程度。可表示为： （2-6）1.1.6熵e熵是稳定性的度量，如果该值很大，则表示图像值分布随机性很大。熵值为0时，则表示图像具有恒定值。因此熵变和一致性变化相反。可表示为： （2-7）六个评价指标的程序由Matlab编写以及计算(见附录A)，计算结果如下表6和7：表6速度场：平均值方差平滑度三阶矩一致性熵空气0.14210.11950.01415.4590e-040.0110585.4435表7温度场：平均值方差平滑度三阶矩一致性熵空气353.012626.34840.9986-5.8341e+031.2599e-04-1.1686+10图5：Ma