solidworks热力学分析二——稳态分析

在 SOLIDWORKS Simulation 中进行‌稳态热力学分析‌（简称稳态热分析），主要用于评估系统在‌达到热平衡状态后‌的温度分布、热流路径等，适用于芯片散热、电子设备热管理等典型工程场景。

‌核心概念‌

‌稳态热分析‌：假设系统已运行足够长时间，温度不再随时间变化，输入热量 = 散失热量。

‌适用场景‌：芯片持续满载运行、散热器性能评估、热设计验证等。

‌忽略瞬态效应‌：不关心升温过程，只关注最终稳定温度。

‌关键步骤（基于最新公开资料整理）‌

‌激活插件并创建算例‌

确保已启用 ‌SOLIDWORKS Simulation‌ 插件（工具 → 插件）。

在 Simulation 选项卡中点击 ‌“新建算例”‌，选择 ‌“热力分析”‌。

‌定义材料属性‌

为每个零件指定正确材料，尤其注意：

‌导热系数‌（单位：W/m·K）是关键参数。

常见材料导热系数参考：

纯铜：401 W/m·K


铝6061：167 W/m·K

陶瓷（AlN）：180 W/m·K

导热硅脂：约 0.5–10 W/m·K（依品牌而定）‌‌

‌设置接触条件（装配体关键）‌

芯片与散热器之间通常存在‌接触热阻‌，需通过“连接”→“局部交互”设置：

若使用导热硅脂，可设‌分布热阻‌（如 3e–6 W/m²·K）或直接定义界面传热系数 K ≈ 350,000 W/(K·m²) ‌‌

完全接触可用“结合”，间隙用“热传导性”并设置热阻。

‌添加热载荷‌

‌热源‌：对芯片施加功率（如 50W），方向“向内”表示加热 ‌‌

‌对流边界‌：

自然对流：对流系数 ≈ 10 W/m²·K，环境温度 298 K（25°C）‌‌


强制对流（风扇）：对流系数 ≈ 100–250 W/m²·K ‌‌

‌辐射‌：通常可忽略，除非高温或高精度要求。

‌网格划分与求解‌

使用默认网格或局部细化（如 2mm）以提高精度 ‌‌

运算后查看‌温度云图‌，建议将单位从开尔文（K）切换为摄氏度（°C）以便理解 ‌‌

‌结果解读‌

关注‌最高温度‌位置（通常在芯片表面或热源附近）。

检查‌热流量分布‌，识别散热瓶颈。

示例结果：某芯片在 50W 功率下稳态温度达 ‌46.73°C‌ ‌‌

另一案例中芯片最高温达 ‌178°C‌（需优化散热）‌


‌注意事项‌

‌模型检查‌：确保无零件干涉，接触面真实贴合，否则结果失真 ‌‌

‌材料准确性‌：避免使用默认“普通碳钢”（导热仅 ~50 W/m·K），应自定义电子材料 ‌‌

‌热阻建模‌：微小导热层（如 25μm 硅脂）可不建几何，直接用热阻边界条件模拟 ‌‌

‌参考资料‌

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SOLIDWORKS汉拓科技，B站案例：芯片散热稳态分析 [2023]

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CSDN 博客系列，2026年2–4月发布，聚焦芯片散热实战

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SOLIDWORKS 官方帮助文档（2023/2026版）

如需操作演示，可参考 B站视频 ‌‌

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