Flotherm12.0 在瞬態(tài)計(jì)算中的應(yīng)用
熱設(shè)計(jì)工作中大部分遇到的是穩(wěn)態(tài)問題，電子設(shè)備的工作時(shí)間較長，系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，也存在很多瞬態(tài)傳熱過程，例如電池大倍率的充放，電子元器件發(fā)熱功耗隨時(shí)間的變化等，因?yàn)楣ぷ鞯臅r(shí)間短沒有到達(dá)平衡狀態(tài)，如果按照穩(wěn)態(tài)來設(shè)計(jì)，熱設(shè)計(jì)難度增加，余量大，散熱成本高，如果采用瞬態(tài)分析設(shè)計(jì)，相應(yīng)熱設(shè)計(jì)難度會(huì)降低很多，也有助于控制散熱成本。Flotherm軟件有瞬態(tài)仿真的功能，為我們的設(shè)計(jì)提供很好的理論依據(jù)。
在熱傳導(dǎo)過程中固體的內(nèi)部溫度場需滿足熱傳導(dǎo)微分方程：

瞬態(tài)需要考慮時(shí)間項(xiàng)，方程求解過程中需要物體的比熱和密度，在穩(wěn)態(tài)分析中可以不關(guān)心的材料比熱和密度在這里必須正確設(shè)置，F(xiàn)lotherm庫材料都已經(jīng)設(shè)置好比熱和密度，對(duì)于自己輸入的材料一定不要忘了比熱和密度。瞬態(tài)計(jì)算是將一個(gè)時(shí)間劃分為幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)，每一個(gè)時(shí)間都進(jìn)行一次完整的穩(wěn)態(tài)計(jì)算過程同時(shí)將計(jì)算結(jié)果作為下個(gè)時(shí)間點(diǎn)的初始值，在做瞬態(tài)計(jì)算之前先算一組穩(wěn)態(tài)，確認(rèn)模型是可以收斂的在進(jìn)行瞬態(tài)計(jì)算，同時(shí)設(shè)置自動(dòng)收斂，減少整體的計(jì)算時(shí)間。
以一個(gè)簡單的銅板熱源加風(fēng)扇散熱器為例：瞬態(tài)工作的時(shí)間為20s,0s至5s熱源的發(fā)熱功耗為22.5W, 5s至20s熱源的發(fā)熱功耗為7.5W，整個(gè)過程中風(fēng)扇的工作狀態(tài)保持不變，建好模型確認(rèn)材料比熱和密度正確后，設(shè)置瞬態(tài)計(jì)算，第一步：設(shè)置發(fā)熱模塊的功耗變化

Multiplier vs Time設(shè)置一個(gè)乘數(shù)和時(shí)間的關(guān)系曲線，穩(wěn)態(tài)設(shè)置為15W,對(duì)應(yīng)的瞬態(tài)是穩(wěn)態(tài)數(shù)值與乘數(shù)之積，0s至5s熱源的發(fā)熱功耗為22.5W對(duì)應(yīng)的設(shè)置為0s至5s乘數(shù)為1.5, 5s至20s熱源的發(fā)熱功耗為7.5W對(duì)應(yīng)的設(shè)置為5s至20s乘數(shù)為.5，如下圖
 

 

 

第二步：劃分時(shí)間步長,開始時(shí)間0s結(jié)束時(shí)間20s, 計(jì)算周期20s,0s至5s設(shè)置10個(gè)時(shí)間的，0.5記錄一次數(shù)據(jù)，5s至20s設(shè)置15時(shí)間點(diǎn)，1s記錄一次數(shù)據(jù)

第三步：檢查 模型無誤進(jìn)行計(jì)算，查看計(jì)算結(jié)果
 

 

  

瞬態(tài)時(shí)間步的劃分和網(wǎng)格的劃分類似，會(huì)影響計(jì)算的精度，需要在變化大的時(shí)間段加密時(shí)間步，可以先大概跑一組，對(duì)于單個(gè)瞬態(tài)時(shí)間步內(nèi)的溫度變化超過2℃的適當(dāng)加密時(shí)間步，重新計(jì)算。瞬態(tài)計(jì)算的后處理和穩(wěn)態(tài)一樣，唯一不同的是可以調(diào)用不同時(shí)間點(diǎn)的后處理。
本文簡單介紹瞬態(tài)計(jì)算中的一種，如需了解更多熱設(shè)計(jì)技術(shù)，仿真軟件使用，請(qǐng)關(guān)注熱設(shè)計(jì)網(wǎng)的2018秋季《電子產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)培訓(xùn)》班！

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