电子设备热仿真及优化技术研究
来源： 作者： 发布时间：2014-11-28 08:08:43 浏览量：系统风扇风量不变，重新建立优化方案的Icepak仿真模型，散热片部分局部细化，自动划分网格，求解后获得的优化方案中关键器件的温度云图如6所示，系统风速迹线图如图8所示，热管冷板组件的温度云图如图7所示。
从图6可以看出，采用增加热管冷板组件优化措施后，提高了系统冷却气流的利用效率，主扁平型电感板贴片电感器CPU、北桥核心温度降低了20℃以上，显卡器件核心温度90℃左右，散热效果相对初始方案明显改善，达到系统热控制要求。通过在测试电子设备上盖板CPU气流前段位置增加挡风板可进一步提高冷却气流效率。
2.2热分析与测试结果比较
按优化方案完成监测电子设备设计、加工、组装后，在环境温度50℃时，顺利通过了高温环境试验的相关条目和120小时可靠性考核，达到了系统热控制要求。使用美国.Degree Control公司热测试系统ATM2400和AccuS一体成型电感ense UTSl000型热电偶传感器，监测电子设备内部主要器件表面温度如表2所示。
由表2中的分析温度与测试数据比较可知，软件模拟分析结果和实际测量值比较接近，最大误差为8.1%，满足工程设计要求。模拟分析误差主要来自热电偶传感器安装位置误差、模型简化误差和监测电子设备实际工作情况误差。
在开放式电子设备中，对因器件布局限制导致的局部器件温度过高问题，热管冷板组件结构形式灵活多样，成本低，热阻小，可明显改善系统冷却气流利用不高的状况，可作为一种通用有效的解决方案。
3电子设备热仿真和实验的结合
从以上优化仿真过程可以看出，在基本不增加项目成本的条件下，通过Icepak热仿真软件对数字样机的热仿真和优化，改善了初始热设计方案的不足，明显降低了关键器件的表面温度，提高了产品可靠性，但电子设备的热仿真不能完全取代高温试验的作用。
虽然目前商用热仿真软件均能在方案阶段比较真实地模拟系统的热状况，对产品热设计方案的可行性进行评估，但由于流体理论研究的局限性和仿真模型的复杂性，即使模型精确，工程师经验丰富，测试结果和热分析软件仿真结果依然可能存在较大误差。为了达到较好的效果，电子设备热仿真一定要与实验测试相结合，并相互补充。
热仿真软件对系统热设计的重要作用，在于帮助设计师较为准确的预测散热系统的效果，找到影响系统散热能力的关键点，可快速对优化措施的效果进行模拟，并可对影响系统散热效果的多种因素及影响程度进行定量的综合分析，为选择费效比最优的散热措施提供依据。
4结束语
热分析软件能在方案设计阶段快速获得系统热设计的效果，在系统级模拟出电子设备内部风速、风压及温度场分布状况，对设备散热能力有一个直观量全面的了解，及时发现初始方案热设计中存在的问题。
通过优化数字样机中风道、器件布局、风扇、散热器等各种色环电感生产厂参数的综合分析，寻找系统散热最佳方案，为选择费效比最高的系统散热方案提供依据;同时减少生产实际样机的时间和费用，使得产品能够高质、高效地投入市场，提高产品的市场竞争力。
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