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我了解了散热片使用热模拟

利用计算流体动力学设计和选择理想的散热片。

2016年5月26日- - -:导师,西门子业务

Yousaf穆罕默德,学生实习导师图形

在设计电子、热耗散的环境微设备热是一个重要的考虑,因为有一个强大的和严格的影响操作和寿命。当电子设备过热、组件开始磨损更快,降解,越过门槛进入安全模式,然后停止运转。后果可能最终导致过早破坏整个系统。因此,随着这些技术的继续发展,热管理中发挥着影响力的作用今天的电子设备的功能和性能。

那么,我们如何管理这个问题在电子设备热吗?的三个主要方法将热量从一个地方转移到另一个我们一直教对流,传导和辐射。对流的方法是当热量从固体表面转移到其周围的流体。传导热量转移到固体材料。在导电材料的选择是很重要的,因为良导体材料,如铜和铝,主要用于快速传热的电子设备。最后,电子设备的辐射是电磁辐射由温度引起的。通过辐射传热强度是有效的传导和对流相比少得多。

图1:典型的传热散热片。

那么,我们如何消除多余的热量所给出的这些电子设备?许多技术可以用于冷却,但最有效的是散热片。散热片是大金属物体等电子系统的cpu,图形卡,等。散热片的效率很大程度上取决于其设计的建设。一些因素需要考虑散热片的效率最大化。最重要的考虑是需要删除的功耗的散热片。第二个考虑的是流动的本质,即流体流动的数量和任何绕过散热片。第三个考虑是压降的大小系统中引入散热器。最后考虑的是设计,包括设计的成本和是否可以生产,以及使用正确的材料。铜铝的导热系数有两次,但三次密度比铝所以它应该只在必要时使用。

电子设备冷却的最佳方法是将散热片集成到源表面通过增加表面积。散热片使更有效的从热源传热相邻流体通过使用扩展表面积。热量从源传送到散热器的传导;然后从周围的流体通过对流的散热片,也可以转移到周边地区的辐射。

这些设备,主要用于每一个电子系统提供大量的热量。换句话说,工作被动热交换器散热片,通过吸收的热量来源和扩散到空气中通过结合它与风扇或者一个旋转装置主动冷却系统的组件。扩散的热量可实现系统的温度和防止经济过热。谈到表面积增加,占用大量空间,直接添加一个风扇散热片可以便宜的空间意味着强烈的改善通过强制对流散热器性能。

我们该如何设计和选择一个散热器,是适合这个目的?此外,所有已知的因素是什么,可以增加散热片的效率?我们如何设计和优化一个散热器,以最大的效率和最低的成本提供一个可接受的温度?答案是使用计算流体动力学(CFD)。非线性微分方程描述流体流动CFD使用数值(n - s方程)固定几何形状和边界条件。

CFD的主要优势是它的虚拟建模方法与强大的可视化功能可以用来估计范围广泛的应用程序的性能。CFD系统无需修改实际的性能预测系统或原型。因此,CFD预测哪些设计变化最重要的提高性能甚至无需接触实际的原型。CFD提供准确和详细的关于系统的信息,甚至比其他任何理论或实验方法。CFD也成本更少,不如执行耗时的实验,因为它没有涉及到物理系统的修改。

在我实习期间,我使用了CFD模拟包FLOTHERM XT V3.0的导师图形测量两种不同散热器的性能在印刷电路板(PCB)。PCB是均匀和各向同性热属性。这些属性通常用于多氯联苯与许多层的耐腐蚀材料沿板铜痕迹。这给沿电路板PCB热电阻率而不是通过它。主要芯片的总功率是1 W,细长的芯片的主要芯片驱动2 mW,和右边的微型芯片驱动在PCB上的1兆瓦。