電子信息工程畢業(yè)論文某密閉電子設(shè)備的熱設(shè)計(jì)論文

1、某密閉電子設(shè)備的熱設(shè)計(jì)論文0 引言電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)是指對(duì)電子設(shè)備的發(fā)熱元器件以及整機(jī)設(shè)備或系統(tǒng)的溫度進(jìn)行控制所采取的措施，其目的在于保證電子設(shè)備或系統(tǒng)正常、穩(wěn)定、可靠工作。電子設(shè)備在工作時(shí)，會(huì)耗散大量熱量，為保證電子設(shè)備在相應(yīng)的工作環(huán)境下長(zhǎng)期、穩(wěn)定工作，熱設(shè)計(jì)是必不可少的重要環(huán)節(jié)。文中以某密閉電子設(shè)備為例，應(yīng)用 icepaj 軟件來(lái)進(jìn)行熱設(shè)計(jì)。iepk 軟件是以有限體積法為求解器的熱設(shè)計(jì)仿真軟件，具有強(qiáng)大的后處理功能，它可以模擬真實(shí)的溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和流速場(chǎng)，在后處理中可以看到各種參數(shù)結(jié)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(shè)計(jì)流程熱分析軟件的設(shè)計(jì)流程如下：1) 根

2、據(jù)總體的要求，確定設(shè)備的環(huán)境條件和最高允許溫度；2) 弄清楚設(shè)備的技術(shù)條件，主要是設(shè)備的發(fā)熱功率，設(shè)備的組成以及設(shè)備的使用要求等；3) 根據(jù)總體要求，先設(shè)計(jì)一個(gè)認(rèn)為可行的方案。在icepak 軟件中設(shè)定環(huán)境條件，如環(huán)境溫度，重力因素，分析的精度等。在該文件中創(chuàng)建設(shè)備的具體模型，比如 : 風(fēng)機(jī)、發(fā)熱單元、出風(fēng)口等，各個(gè)單元提供詳細(xì)的發(fā)熱功率及幾何尺寸；4) 模型建立完成后，劃分并生成網(wǎng)格。網(wǎng)格的劃分一般由軟件自動(dòng)進(jìn)行，可根據(jù)需要設(shè)定網(wǎng)格的參數(shù)，一般默認(rèn)可滿足要求，如果網(wǎng)格的劃分不理想，可以自己設(shè)定關(guān)鍵部件的網(wǎng)格參數(shù)；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

3、圖、網(wǎng)格圖、切面云圖、點(diǎn)示蹤圖等；6) 根據(jù)可視化的后處理圖形，可以方便的看到設(shè)備溫度分布和氣流運(yùn)行情況，找出影響設(shè)備散熱的薄弱環(huán)節(jié)，提出改進(jìn)方案，重新進(jìn)行計(jì)算，直到結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。熱設(shè)計(jì)的過(guò)程是一個(gè)反復(fù)迭代的過(guò)程，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先建立原始仿真模型，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)出改進(jìn)模型，重新進(jìn)行仿真，直到模型能達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。2 軟件設(shè)計(jì)仿真2.1 問(wèn)題描述根據(jù)項(xiàng)目的要求，密閉電子設(shè)備所處環(huán)境比較惡劣，只能考慮自然散熱。整理出計(jì)算模型如下：1) 工作環(huán)境溫度 55q設(shè)備最高允許溫度 85c;2) 密閉電子設(shè)備是一個(gè)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(nèi)部平

4、行插裝10 塊pb反；4) 箱體內(nèi)以發(fā)熱器件均分布在 pb板上，除 cp外，其余器件總發(fā)熱功率 8w分散布置；5) 最大發(fā)熱芯片cu1熱耗散功率為5wcp2熱耗散功率為1.25w2.2 建模在 icepak 軟件中建立密閉機(jī)箱的初始模型，對(duì)兩個(gè) cp 所在 pb板進(jìn)行芯片級(jí)建模，其余 pb板進(jìn)行板級(jí)建模，提取項(xiàng)目中主要發(fā)熱器件的熱參數(shù)，盡量讓模型與實(shí)際相符。在設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)關(guān)注各種傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射方式的效果。2.3 設(shè)計(jì)方案首先利用 cea 軟件對(duì)原型密閉箱體進(jìn)行熱仿真，建立密閉箱體外形及內(nèi)部模型圖如圖 1 所示。設(shè)置計(jì)算環(huán)境時(shí)，綜合考慮傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種散熱方式，模擬出真實(shí)的結(jié)果。經(jīng)過(guò)計(jì)算，

5、密封箱內(nèi)部2.4 設(shè)計(jì)優(yōu)化在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)幾種改進(jìn)方案分別進(jìn)行仿真。由于空氣的熱傳導(dǎo)率比較低，兩個(gè) cpu的發(fā)熱功率又比較大，因此，要采取措施增加 cpu的熱傳導(dǎo)。改進(jìn)方案如下：1) 改進(jìn)方案一： 5wcrjh加 1mm散熱銅片與機(jī)箱搭接；2) 改進(jìn)方案二： 5wcrjh加 1mm散熱銅片與機(jī)箱搭接，頂部加散熱齒；2) 改進(jìn)方案三： 5w和 125wcpu上均加 1mm散熱銅片與機(jī)箱搭接；3) 改進(jìn)方案四： 5w和 125wcpu上均加 2mm散熱銅片與機(jī)箱搭接；5) 改進(jìn)方案五： 5wcpu加齒型散熱銅片， 1.25wcpu上加2nm散熱銅片與機(jī)箱搭接；6) 改進(jìn)方案六： 5wcp上加

6、 4mm散熱銅片，1.25wcph加 2_散熱銅片，兩個(gè)散熱銅片均與機(jī)箱箱體搭接；7) 改進(jìn)方案七： 5wcp上加 4mm散熱銅片，1.25wcph加 2_散熱銅片，兩個(gè)散熱銅片均與機(jī)箱箱體搭接，機(jī)箱兩側(cè)加縱向散熱齒。在本項(xiàng)目中，通過(guò)原始模型的仿真結(jié)果可以看出，輻射散熱所占的比例較小，由于輻射計(jì)算花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，本次分析僅改進(jìn)方案六、改進(jìn)方案七考慮輻射散熱。表 1 是八個(gè)方案熱仿真結(jié)果比較，由于最大，溫度也最高，故僅列出cpu的溫度比較。cpu的發(fā)熱功率改進(jìn)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(dǎo)熱銅片，溫度可下降20 多度，達(dá)到937c1.2wcpu未加導(dǎo)熱銅片，溫度達(dá)到了98.6c2.5 仿真結(jié)論通過(guò) icpal 軟件對(duì)箱體原始模型和七種改進(jìn)方案的分析，得出如下結(jié)論：在 5w及 1.2wcpu上加入導(dǎo)熱銅板可大幅 , 改進(jìn)方案三速度矢量圖度降低 cp溫度；仿真方法對(duì)