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某密閉電子設備的熱設計論文
0引言
電子設備熱設計是指對電子設備的發熱元器件以及整機設備或系統的溫度進行控制所采取的措施，其目的在于保證電子設備或系統正常、穩定、可靠工作。
電子設備在工作時，會耗散大量熱量，為保證電子設備在相應的工作環境下長期、穩定工作，熱設計是必不可少的重要環節。文中以某密閉電子設備為例，應用IcepaJ軟件來進行熱設計。
Iepk軟件是以有限體積法為求解器的熱設計仿真軟件，具有強大的后處理功能，它可以模擬真實的溫度場、壓力場和流速場，在后處理中可以看到各種參數結果，能以直觀的形式顯示出溫度分布，氣流流向及速度分布等。
1熱分析軟件設計流程
熱分析軟件的設計流程如下：
1)根據總體的要求，確定設備的環境條件和最高允許溫度；
2)弄清楚設備的技術條件，主要是設備的發熱功率，設備的組成以及設備的使用要求等；
3)根據總體要求，先設計一個認為可行的方案。在Icepak軟件中設定環境條件，如環境溫度，重力因素，分析的精度等。在該文件中創建設備的具體模型，比如:風機、發熱單元、出風口等，各個單元提供詳細的發熱功率及幾何尺寸；
4)模型建立完成后，劃分并生成網格。網格的劃分一般由軟件自動進行，可根據需要設定網格的參數，一般默認可滿足要求，如果網格的劃分不理想，可以自己設定關鍵部件的網格參數；
5)軟件解算完成后，后置處理模塊可以輸出可視化的速度矢量圖、等值面圖、粒子軌跡圖、網格圖、切面云圖、點示蹤圖等；
6)根據可視化的后處理圖形，可以方便的看到設備溫度分布和氣流運行情況，找出影響設備散熱的薄弱環節，提出改進方案，重新進行計算，直到結果滿足設計要求。
熱設計的過程是一個反復迭代的過程，一般根據經驗先建立原始仿真模型，根據計算結果，設計出改進模型，重新進行仿真，直到模型能達到設計要求為止。
2軟件設計仿真
2.1問題描述
根據項目的要求，密閉電子設備所處環境比較惡劣，只能考慮自然散熱。整理出計算模型如下：
1)工作環境溫度55°Q設備最高允許溫度85°C;
2)密閉電子設備是一個封閉鋁制箱體表面散熱齒為橫向；
3)箱體外形尺寸為430_X275_X240mm內部平行插裝10塊PB反；
4)箱體內以發熱器件均分布在PB板上，除CP外，其余器件總發熱功率8W分散布置；
5)最大發熱芯片CU1熱耗散功率為5WCP2熱耗散功率為1.25W
2.2建模
在Icepak軟件中建立密閉機箱的初始模型，對兩個CP所在PB板進行芯片級建模，其余PB板進行板級建模，提取項目中主要發熱器件的熱參數，盡量讓模型與實際相符。
在設計中，重點關注各種傳導、對流和輻射方式的效果。
2.3設計方案
首先利用cea軟件對原型密閉箱體進行熱仿真，建立密閉箱體外形及內部模型圖如圖1所示。
設置計算環境時，綜合考慮傳導、對流和輻射三種散熱方式，模擬出真實的結果。經過計算，密封箱內部
2.4設計優化
在原設計的基礎上，設計幾種改進方案分別進行仿真。由于空氣的熱傳導率比較低，兩個CPU的發熱功率又比較大，因此，要采取措施增加CPU的熱傳導。改進方案如下：
1)改進方案一：5WCRJh加1mm散熱銅片與機箱搭接；
2)改進方案二：5WCRJh加1mm散熱銅片與機箱搭接，頂部加散熱齒；
2)改進方案三：5W和125WCPU上均加1mm散熱銅片與機箱搭接；
3)改進方案四：5W和125WCPU上均加2mm
散熱銅片與機箱搭接；
5)改進方案五：5WCPU加齒型散熱銅片，1.25WCPU上加2nm散熱銅片與機箱搭接；
6)改進方案六：5WCP上加4mm散熱銅片，
1.25WCPh加2_散熱銅片，兩個散熱銅片均與機箱箱體搭接；
7)改進方案七：5WCP上加4mm散熱銅片，
1.25WCPh加2_散熱銅片，兩個散熱銅片均與機箱箱體搭接，機箱兩側加縱向散熱齒。
在本項目中，通過原始模型的仿真結果可以看出，輻射散熱所占的比例較小，由于輻射計算花費的時間較長，本次分析僅改進方案六、改進方案七考慮輻射散熱。
表1是八個方案熱仿真結果比較，由于CPU的發熱功率最大，溫度也最高，故僅列出CPU的溫度比較。
改進方案一的溫度分布云圖如圖3所示，在溫度最高的5WCPU上加導熱銅片，溫度可下降20多度，達到937C1.2WCPU未加導熱銅片，溫度達到了98.6C
2.5仿真結論
通過IcPal軟件對箱體原始模型和七種改進方案的分析，得出如下結論：
在5W及1.2WCPU上加入導熱銅板可大幅,改進方案三速度矢量圖度降低CP溫度；仿真方法對于分析軸承的動態性能、強度以及載荷分布提供了很好的手段與方法。仿真結果可應用于軸承產品設計、制造、故障診斷等各個領域，為現代化軸承的研究與生產提供先進的技術支持，同時，對工程實踐也具有很強的理論價值。
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