Flotherm高級(jí)培訓(xùn)10:Compact Model

flotherm 2011-10-18

Flotherm高級(jí)培訓(xùn):Compact Model
30minFlomerics中國(guó)代表處

Compact Models
為何在系統(tǒng)級(jí)分析模型中建立建立Compact Model?
–加快求解
減少網(wǎng)格數(shù)量
疊代次數(shù)減少(傳熱問(wèn)題簡(jiǎn)化)
–更加容易建模和修改調(diào)整模型
可以用Compact Model來(lái)替代的組件
–電源
–散熱器
–濾網(wǎng),EMI屏蔽罩
–電路板
–熱交換器

對(duì)于流動(dòng)的模型簡(jiǎn)化
–使用Cuboids替代完全無(wú)孔實(shí)體
–使用體積阻尼(設(shè)定適當(dāng)損失系數(shù))替代多孔組件對(duì)于傳熱的模型簡(jiǎn)化
–除散熱器外均可以采用熱源(附上發(fā)熱量參數(shù))
–對(duì)于散熱器,在基板表面設(shè)置傳熱系數(shù)(通過(guò)風(fēng)洞分析)
數(shù)值風(fēng)洞(僅對(duì)流動(dòng))
–在沒(méi)有壓降損失參數(shù)時(shí)采用的方法
–用于檢驗(yàn)體積阻尼參數(shù)設(shè)定
–例如:建立單板Compact Model (*)
數(shù)值風(fēng)洞(僅對(duì)流動(dòng))
–使用具有典型應(yīng)用范圍的固定流設(shè)置(200 to 800 ft/mn) 用Command Center (CC)實(shí)現(xiàn)變速控制功能
–針對(duì)每個(gè)采用的流速測(cè)量相應(yīng)的壓力損失ΔP
ΔP 是在固定流中簡(jiǎn)易測(cè)量的平均壓差(Flomotion) 或者, 在進(jìn)出口設(shè)置監(jiān)控點(diǎn),測(cè)量?jī)蓚?cè)的壓力
–將ΔP和速度參數(shù)記錄在Notepad file文本中并上傳到用戶支持頁(yè)面即可(www.flotherm.com).
flotherm.com/support/supp/webparts/advanced_resistance/Compact Models
數(shù)值風(fēng)洞(僅對(duì)流動(dòng))
–在風(fēng)洞中定義同等效應(yīng)的體積阻尼(在無(wú)流體可通過(guò)的方向設(shè)置較大的損失系數(shù)來(lái)替代(A=105, B=0))
–重新在風(fēng)洞中分析體積阻尼產(chǎn)生的壓力差ΔP,比較詳細(xì)模型和compact模型的差異.
Compact Model發(fā)熱體簡(jiǎn)化方法
–設(shè)置與體積阻尼相同尺寸的體積熱源
–將熱功耗值設(shè)為物體總的實(shí)際發(fā)熱量
–這個(gè)方法可以應(yīng)用于任何物體(散熱器除外)

在系統(tǒng)熱分析中采用compact models替代詳細(xì)模型

散熱器
–采用不同的固定流速度在Command Center 進(jìn)行分析(e.g. 200 to800 ft/min)
–在散熱器基板底部設(shè)置一個(gè)壓扁熱源(與實(shí)際發(fā)熱值相同),熱源方向指向散熱器
–獲取散熱器基板上表面平均溫度TH.S.BaseTop 和熱流qH.S.BaseTop (使用Flomotion 和Tables) 散熱器在數(shù)值風(fēng)洞中模擬的網(wǎng)格劃分設(shè)定
Fin本身采用兩個(gè)網(wǎng)格單元
在fin之間采用4-5網(wǎng)格單元(獲取f更精確的壓力損失值)

具有熱負(fù)載的散熱器(e.g.散熱器安放在器件上表面)
–在Command Center 針對(duì)不同流速計(jì)算出散熱器的熱阻值
–以.csv文件格式存放數(shù)據(jù)結(jié)果
速度以(m/s or ft/min)存在第一柱狀欄中;熱阻(K/W or F.hr/Btu)存在第二柱狀欄.

具有熱負(fù)載的散熱器
–在風(fēng)洞中刪除散熱器的散熱片,僅保留基板
–在散熱器基板上表面創(chuàng)建一個(gè)表面換熱屬性
- 傳熱模式中選擇“Volume”
- Extent of Heat Transfer 選擇fin的高度
-在“Specified Profile”中導(dǎo)入.csv文件
具有熱負(fù)載的散熱器
–重新驗(yàn)算散熱器compact model來(lái)驗(yàn)證是否與詳細(xì)模型具有同樣的性能參數(shù)

熱管

什么是熱管?
–熱管包括真空腔體,芯結(jié)構(gòu)及工作工質(zhì)三個(gè)部分.
–腔內(nèi)氣液會(huì)處于一個(gè)平衡狀態(tài). 在蒸發(fā)端液體被加熱汽化,壓力提高.在壓差的作用下蒸汽流到壓力較低冷凝端進(jìn)行凝結(jié),釋放汽化潛熱.. 凝結(jié)液體通過(guò)內(nèi)芯的毛細(xì)作用流回蒸發(fā)端.這樣往復(fù)循環(huán)進(jìn)行,達(dá)到傳熱效果.
熱管在Flotherm中是無(wú)法直接建模,因?yàn)槠渲杏袕?fù)雜的相變過(guò)程.
熱管模型最大的特點(diǎn)是用小溫差(溫度梯度)可以進(jìn)行傳遞較大的熱量.
Thermacore 在FLOTHERM網(wǎng)站上提供了一些相關(guān)的文章描述建模的方法
–flotherm.com/technical_papers/t263.pdf
–flotherm.com/technical_papers/t235.pdf
總體來(lái)說(shuō), 熱管建模有三個(gè)主要部分
–熱管銅壁面可以用相同厚度尺寸的Cuboid替代
–在Cuboid附上材料屬性copper
–蒸汽流動(dòng)空間即熱管空心部分可以用同尺寸的Cuboid來(lái)建模.
–設(shè)置高熱傳導(dǎo)系數(shù)(50,000 W/m.K)替代蒸汽
–確認(rèn)vapor Cuboid 在Project Manager中位為copper Cuboid下方.
–wick 可以在銅與vapor Cuboids用Collapsed Cuboid 或表
面屬性來(lái)建模
–設(shè)置厚度為1 mm及導(dǎo)熱系數(shù)為40 W/m.K
前面講述的方法可以作為普通建模型的基本方法
核實(shí)供應(yīng)商所提供的準(zhǔn)確參數(shù)(如wick的厚度和導(dǎo)熱系數(shù)),可能有所差別
–這些參數(shù)對(duì)熱管的性能參數(shù)有很重要的影響
–比如, Thermacore 中提到的(t235 ) 當(dāng)采用高熱流密度時(shí),wick 熱導(dǎo)率可以提高50%
不要忽略其他熱阻
–熱管是如何在散熱器中進(jìn)行安裝的?
–熱管是如何和元件相接觸的?
在某些條件下,熱管的性能要衰減
–彎曲
–壓扁
–與熱管供應(yīng)商確定參數(shù)
Vapor chamber 散熱器也可以參照此方法進(jìn)行建模
熱管
Heat Pipe Wick Structure : Grooved, Screen Mesh,Sintered,Fiber
Mass Production Diameter : D= φ4, φ5, φ6, φ8, φ10
Production Length : L= 80 ~ 350 mm