fluent传热模型中电子芯片的简化方案

2017-01-11 by:CAE仿真在线来源:互联网

在fluent的传热模型中可以设置体热源也可以设置面热源,那么对于这两种情况,该怎么简化模型呢,遇到问题时候是简化为面还是做耦合处理,本文对这两种情况进行了仿真,对最终结果进行了对比。注:文中出现的数据都是随便选取。

模型:一个铝制机箱中有一个芯片,外流场温度为300K。

芯片为5×4×2,机箱为50×40×20。芯片为铝制材料,芯片底面和机箱底面都是绝热边界,假定机箱其他面的传热系数为1W/(m^2*k)。芯片功率为2W。简化为体时,设置体热源为5×10^7W/m^3。简化为面时,设置芯片热流密度为3.57×10^4。

方案一:采用耦合的方法,即芯片和外流场耦合,模型和网格如图1所示,网格是在ICEM中划分的。

图 1

方案二:把芯片简化为面的热流密度,模型和网格如图2所示。

图 2

计算结果对比:

方案一:

Total Heat Transfer Rate (w)

-------------------------------- --------------------

chip_bottom 0

chip_side 1.829797

chip_side-shadow -1.83159

part_1 -1.82952

wall_bottom 0

---------------- --------------------

Net-1.8313163

方案二:

Total Heat Transfer Rate (w)

-------------------------------- --------------------

Chip 1.9991994

part_1 -1.9991719

wall_bottom 0

---------------- --------------------

Net 2.7537346e-05

表1 两种方案的温度对比(单位:K)

在模型中截取一条直线(如图3所示),得到这条线上的温度值,进行对比,如图4所示。

图3 在空间中选取一条线

图4 各个位置的温度值对比

从上面的结果中可以看出,计算的结果由一定的差别,但是温度场(表1,图4)相差不大,在以后的学习中再去研究这些差别。通过这次的仿真,个人认为如果对电子产品进行热分析,可以采取方案二的形式,计算速度快,节省时间。

图5 芯片中间面的温度梯度图

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