某密闭电子设备的热设计
0引言
电子设备热设计是指对电子设备的发热元器件以及整机设备或系统的温度进行控制所采取的措施，其目的在于保证电子设备或系统正常、稳定、可靠工作。
电子设备在工作时，会耗散大量热量，为保证电子设备在相应的工作环境下长期、稳定工作，热设计是必不可少的重要环节。文中以某密闭电子设备为例，应用IcepaJ软件来进行热设计。
Iepk软件是以有限体积法为求解器的热设计仿真软件，具有强大的后处理功能，它可以模拟真实的温度场、压力场和流速场，在后处理中可以看到各种参数结果，能以直观的形式显示出温度分布，气流流向及速度分布等。
1热分析软件设计流程
热分析软件的设计流程如下：
1)根据总体的要求，确定设备的环境条件和最高允许温度；
2)弄清楚设备的技术条件，主要是设备的发热功率，设备的组成以及设备的使用要求等；
3)根据总体要求，先设计一个认为可行的方案。在Icepak软件中设定环境条件，如环境温度，重力因素，分析的精度等。在该文件中创建设备的具体模型，比如:风机、发热单元、出风口等，各个单元提供详细的发热功率及几何尺寸；
4)模型建立完成后，划分并生成网格。网格的划分一般由软件自动进行，可根据需要设定网格的参数，一般默认可满足要求，如果网格的划分不理想，可以自己设定关键部件的网格参数；
5)软件解算完成后，后置处理模块可以输出可视化的速度矢量图、等值面图、粒子轨迹图、网格图、切面云图、点示踪图等；
6)根据可视化的后处理图形，可以方便的看到设备温度分布和气流运行情况，找出影响设备散热的薄弱环节，提出改进方案，重新进行计算，直到结果满足设计要求。
热设计的过程是一个反复迭代的过程，一般根据经验先建立原始仿真模型，根据计算结果，设计出改进模型，重新进行仿真，直到模型能达到设计要求为止。
2软件设计仿真
21问题描述
根据项目的要求，密闭电子设备所处环境比较恶劣，只能考虑自然散热。整理出计算模型如下：
1)工作环境温度55°Q设备最高允许温度85°C;
2)密闭电子设备是一个封闭铝制箱体表面散热齿为横向；
3)箱体外形尺寸为430_X275_X240mm内部平行插装10块PB反；
4)箱体内以发热器件均分布在PB板上，除CP外，其余器件总发热功率8W分散布置；
5)最大发热芯片CU1热耗散功率为5WCP2热耗散功率为1.25W
22建模
在Icepak软件中建立密闭机箱的初始模型，对两个CP所在PB板进行芯片级建模，其余PB板进行板级建模，提取项目中主要发热器件的热参数，尽量让模型与实际相符。
在设计中，重点关注各种传导、对流和辐射方式的效果。
23设计方案
首先利用cea软件对原型密闭箱体进行热仿真，建立密闭箱体外形及内部模型图如图1所示。
设置计算环境时，综合考虑传导、对流和辐射三种散热方式，模拟出真实的结果。经过计算，密封箱内部
4设计优化
在原设计的基础上，设计几种改进方案分别进行仿真。由于空气的热传导率比较低，两个CPU的发热功率又比较大，因此，要采取措施增加CPU的热传导。改进方案如下：
1)改进方案一：5WCRJh加1mm散热铜片与机箱搭接；
2)改进方案二：5WCRJh加1mm散热铜片与机箱搭接，顶部加散热齿；
2)改进方案三：5W和125WCPU上均加1mm散热铜片与机箱搭接；
3)改进方案四：5W和125WCPU上均加2mm
散热铜片与机箱搭接；
5)改进方案五：5WCPU加齿型散热铜片，1.25WCPU上加2nm散热铜片与机箱搭接；
6)改进方案六：5WCP上加4mm散热铜片，
1.25WCPh加2_散热铜片，两个散热铜片均与机箱箱体搭接；
7)改进方案七：5WCP上加4mm散热铜片，
1.25WCPh加2_散热铜片，两个散热铜片均与机箱箱体搭接，机箱两侧加纵向散热齿。
在本项目中，通过原始模型的仿真结果可以看出，辐射散热所占的比例较小，由于辐射计算花费的时间较长，本次分析仅改进方案六、改进方案七考虑辐射散热。
表1是八个方案热仿真结果比较，由于CPU的发热功率最大，温度也最高，故仅列出CPU的温度比较。
改进方案一的温度分布云图如图3所示，在温度最高的5WCPU上加导热铜片，温度可下降20多度，达到937C1.2WCPU未加导热铜片，温度达到了98.6C
5仿真结论
通过IcPal软件对箱体原始模型和七种改进方案的分析，得出如下结论：
在5W及1.2WCPU上加入导热铜板可大幅,改进方案三速度矢量图度降低CP温度；仿真方法对于分析轴承的动态性能、强度以及载荷分布提供了很好的手段与方法。仿真结果可应用于轴承产品设计、制造、故障诊断等各个领域，为现代化轴承的研究与生产提供先进的技术支持，同时，对工程实践也具有很强的理论价值。
李增辰1,褚俐2
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