用flotherm对简单的封闭式设备进行热仿真.docx

用flotherm4.2对简单的封闭式设备进行热仿真
一设备介绍
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
设备的大小为423mm（W）×88mm（h）×370mm（L）；
设备为密封式设备，密封程度防雨淋；
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；
机壳的两个侧板与盖板均铣有散热槽。
二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
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。
模块功耗
设备的整机设计功耗为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主板右下角，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

散热方法

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上放置一个铝材散热片；
导热方式
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。
2.4工作环境
设备的工作温度上限为55℃；
设备所处环境的空气会有不同程度的紊流。
三仿真过程中的参数设置
3.1环境参数
求解范围：600mm（W）×200mm（h）×50mm（L）机箱尺寸，设备位于求解区中心；
环境温度：55℃；
空气导热率：10W/m^2K【停滞空气的导热率为5W/m^2K】
3.2建立模型

图3.1设备模型图
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；
忽略设备内部线缆造成的阻尼；线缆阻尼
忽略设备内部线缆在工作工程中的功耗；线缆功耗
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；
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。
控制板与电源板参数
厚度：2mm；
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。
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。
其他设置
主板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
材料：库内材料Al6061；
表面：PolishedPlateAluminium；
表面交换：指定热交换系数185W/m^2K。（从哪儿确定，是一个常数？）
3.5温度传感器设置
传感器110；【芯片110的芯片表面温度】
传感器sr110；【110导热板冷端表面温度】
传感器8245；【芯片8245的芯片表面温度】
传感器sr8245；【8245导热板冷端表面温度】
传感器pcu；【电源模块表面温度】
传感器gaiban；【盖板内侧表面温度】
传感器1145；【芯片1145芯片表面温度】
传感器air；【壳体内部空气温度】
传感器110up；【110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

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83℃61.5℃（偏差太大）68.5℃61℃63℃60℃82℃66℃82.5℃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55℃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