FloEFD风冷机箱散热仿真案例剖析

一、问题描述

如下，一个电子机箱，机箱外壳四周四个面封闭，一侧有风扇开口，另一侧为出风口，主要结构包含轴流风扇、变压器、CPU、IC芯片、电容、TO芯片等，以上电子元器件固定在PCB板上，PCB再固定在机箱外壳上。此问题涉及到风扇的简化、风扇的定义、开口板的简化、各向异性PCB定义、芯片材料定义等。

二、建立模型

1、模型准备

打开STP模型，已经把螺钉、非发热元器件等不必要的零部件删除。去除详细风扇模型，在风扇位置处创建封闭端盖，以便后面定义风扇。为了减少网格，针对开口板进行简化，把开口板上的孔拉伸去除，以便后面定义打孔板。PCB使用软件的印刷电路板功能简化。

2、检查模型

针对准备好的模型，使用【检查模型】进行检查，显示状态成功，模型正常。

3、创建项目

4、调整计算域

除了风扇出风口流出1倍机箱宽度外，其他五各方向都按照对应方向上0.5倍机箱宽度。

5、定义固体材料

对模型中各个零部件进行材料赋予：

6、定义边界条件

开口板直接与大气连接，设置其边界条件为环境压力。

7、定义风扇

选择封闭端盖的内表面指定为外部出口风扇，由于该风扇工程库里没有，需要根据如下的PQ曲线的创建一个新的风扇。首先在项目属性页中，定义风扇的类型、直径、转速等信息，然后在表和数据页定义PQ曲线。

8、定义热源

9、定义辐射表面

针对各零部件设置辐射系数：

10、定义接触热阻

由于CPU与散热器表面不平整，需要增加导热硅脂来填充缝隙。定义CPU与散热器接触的面定义接触热阻。

11、定义目标

由于CPU的温度和变压器的温度是散热设计的关键，所以把其设置为目标，且用于控制目标收敛。

12、定义网格

先设置全局网格，采用自动网格划分，细化等级为4，再针对所有的电子元器件和PCB进行局部网格划分。

三、求解计算

在正式求解之前，首先划分网格，根据网格的结果再调考虑局部网格划分设置是否合理。网格划分判断没问题后，再进行求解。

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