fluent傳熱模型中電子芯片的簡化方案

2017-01-11 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

在fluent的傳熱模型中可以設置體熱源也可以設置面熱源,那么對于這兩種情況,該怎么簡化模型呢,遇到問題時候是簡化為面還是做耦合處理,本文對這兩種情況進行了仿真,對最終結果進行了對比。注:文中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)都是隨便選取。

模型:一個鋁制機箱中有一個芯片,外流場溫度為300K。

芯片為5×4×2,機箱為50×40×20。芯片為鋁制材料,芯片底面和機箱底面都是絕熱邊界,假定機箱其他面的傳熱系數(shù)為1W/(m^2*k)。芯片功率為2W。簡化為體時,設置體熱源為5×10^7W/m^3。簡化為面時,設置芯片熱流密度為3.57×10^4。

方案一:采用耦合的方法,即芯片和外流場耦合,模型和網(wǎng)格如圖1所示,網(wǎng)格是在ICEM中劃分的。

圖 1

方案二:把芯片簡化為面的熱流密度,模型和網(wǎng)格如圖2所示。

圖 2

計算結果對比:

方案一:

Total Heat Transfer Rate (w)

-------------------------------- --------------------

chip_bottom 0

chip_side 1.829797

chip_side-shadow -1.83159

part_1 -1.82952

wall_bottom 0

---------------- --------------------

Net-1.8313163

方案二:

Total Heat Transfer Rate (w)

-------------------------------- --------------------

Chip 1.9991994

part_1 -1.9991719

wall_bottom 0

---------------- --------------------

Net 2.7537346e-05

表1 兩種方案的溫度對比(單位:K)

在模型中截取一條直線(如圖3所示),得到這條線上的溫度值,進行對比,如圖4所示。

圖3 在空間中選取一條線

圖4 各個位置的溫度值對比

從上面的結果中可以看出,計算的結果由一定的差別,但是溫度場(表1,圖4)相差不大,在以后的學習中再去研究這些差別。通過這次的仿真,個人認為如果對電子產(chǎn)品進行熱分析,可以采取方案二的形式,計算速度快,節(jié)省時間。

圖5 芯片中間面的溫度梯度圖

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