دانش پایه شبیه سازی حرارتی

با بالا رفتن صنعت الکترونیک، کنترل گرمایش های الکترونیکی مختلف به شدت مهم شده است، مانند از بین رفتن گرمای تراشه های تلفن همراه، از بین رفتن گرمای میزبان های کامپیوتری، از بین رفتن گرمای قطعات الکترونیکی و غیره. بنابراین نحوه شبیه سازی مؤثر توزیع دمای قطعات الکترونیکی بسیار مهم است. در حال حاضر نرم افزارهای شبیه سازی حرارتی زیادی در بازار وجود دارند، مانند Flotherm, SEMS, PLM, Icepak, fluent و غیره. نتایج شبیه سازی همراه با طراحی واقعی می تواند به طور موثر و به سرعت به دست آوردن محصولات ایده آل.

قانون اول ترمودینامیک به ما می گوید که گرما محفوظ است، به این معنی که ظرفیت گرمایش جسم در سیستم برابر با ظرفیت جذب گرمای جسم در سیستم خواهد بود؛ سه راه انتقال حرارت وجود دارد: 1. هدایت گرما; 2. همدم حرارتی; 3. تابش حرارتی. بنابراین هنگام طراحی و شبیه سازی سیستم حرارتی باید حالت انتشار گرمای میدان جریان را درک کنیم.

به عنوان مثال، اگر میدان جریان با هم رفتگی ضعیف عمدتاً به هدایت گرما برای از بین رفت گرما بستگی داشته باشد، اتصال ساختار بسیار مهم است، مانند تنظیم impedance حرارتی، طراحی مسیر انتشار ساختاری و غیره؛ در عین حال تأثیر گرانش بزرگ خواهد بود و میدان جریان در هم رفتگی طبیعی به راحتی توسط گرانش آشفته می شود. اگر هم رفت اجباری باشد، سرعت میدان جریان بسیار بزرگ است. در این زمان طراحی کانال جریان و شبیه سازی حالت سیال بسیار مهم است. گرانش و تابش تأثیر چندانی بر دما ندارد و هدایت ساختاری نیز بسیار مهم است که نمی توان آن را نادیده گرفت. با فرض اینکه حالت تشعشعات گرمایی تابش گرمایی باشد، نشان می دهد که اختلاف دما بین منبع گرمایی و محیط اطراف آن بزرگ است، و گرما عمدتاً از طریق هوا به محیط اطراف تابش می شود. بنابراین در فرایند شبیه سازی واقعی، تحلیل شبیه سازی حرارتی باید در ترکیب با پروژه واقعی شبیه سازی شود.

در شبیه سازی حرارتی باید به نقاط زیر اشاره کرد:

1. پاک کردن مسیر هدایت گرما;

2. پاک کردن مسیر جریان;

۳- معنی فیزیکی هر ماژول را درک کنید. به عنوان مثال، منبع گرما نه تنها باید شبیه سازی منبع گرما باشد، بلکه بداند که چگونه گرما را در فضا انتشار می دهد، به این صورت که هدایت گرما چگونه تعریف می شود؛

4. نتایج به دست آمده باید به دقت بررسی کنید تا ببینید که آیا هر گونه ناهنجاری ماکروسکوپی وجود دارد و یا با معنای فیزیکی واقعی مطابقت ندارد; از دیدگاه میکروسکوپی می توانیم ترتیب بزرگی گرما را تجزیه و تحلیل کنیم، مانند سه دستور حفظ شده بزرگی، خطای بین داده های اندازه گیری شده و مانند آن.