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某密閉電子設備的熱設計論文

時(shí)間:2024-09-07 11:30:31 電子信息工程畢業(yè)論文 我要投稿
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某密閉電子設備的熱設計論文

  0引言

某密閉電子設備的熱設計論文

  電子設備熱設計是指對電子設備的發(fā)熱元器件以及整機設備或系統的溫度進(jìn)行控制所采取的措施,其目的在于保證電子設備或系統正常、穩定、可靠工作。

  電子設備在工作時(shí),會(huì )耗散大量熱量,為保證電子設備在相應的工作環(huán)境下長(cháng)期、穩定工作,熱設計是必不可少的重要環(huán)節。文中以某密閉電子設備為例,應用IcepaJ軟件來(lái)進(jìn)行熱設計。

  Iepk軟件是以有限體積法為求解器的熱設計仿真軟件,具有強大的后處理功能,它可以模擬真實(shí)的溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和流速場(chǎng),在后處理中可以看到各種參數結果,能以直觀(guān)的形式顯示出溫度分布,氣流流向及速度分布等。

  1熱分析軟件設計流程

  熱分析軟件的設計流程如下:

  1)根據總體的要求,確定設備的環(huán)境條件和最高允許溫度;

  2)弄清楚設備的技術(shù)條件,主要是設備的發(fā)熱功率,設備的組成以及設備的使用要求等;

  3)根據總體要求,先設計一個(gè)認為可行的方案。在Icepak軟件中設定環(huán)境條件,如環(huán)境溫度,重力因素,分析的精度等。在該文件中創(chuàng )建設備的具體模型,比如:風(fēng)機、發(fā)熱單元、出風(fēng)口等,各個(gè)單元提供詳細的發(fā)熱功率及幾何尺寸;

  4)模型建立完成后,劃分并生成網(wǎng)格。網(wǎng)格的劃分一般由軟件自動(dòng)進(jìn)行,可根據需要設定網(wǎng)格的參數,一般默認可滿(mǎn)足要求,如果網(wǎng)格的劃分不理想,可以自己設定關(guān)鍵部件的網(wǎng)格參數;

  5)軟件解算完成后,后置處理模塊可以輸出可視化的速度矢量圖、等值面圖、粒子軌跡圖、網(wǎng)格圖、切面云圖、點(diǎn)示蹤圖等;

  6)根據可視化的后處理圖形,可以方便的看到設備溫度分布和氣流運行情況,找出影響設備散熱的薄弱環(huán)節,提出改進(jìn)方案,重新進(jìn)行計算,直到結果滿(mǎn)足設計要求。

  熱設計的過(guò)程是一個(gè)反復迭代的過(guò)程,一般根據經(jīng)驗先建立原始仿真模型,根據計算結果,設計出改進(jìn)模型,重新進(jìn)行仿真,直到模型能達到設計要求為止。

  2軟件設計仿真

  2.1問(wèn)題描述

  根據項目的要求,密閉電子設備所處環(huán)境比較惡劣,只能考慮自然散熱。整理出計算模型如下:

  1)工作環(huán)境溫度55°Q設備最高允許溫度85°C;

  2)密閉電子設備是一個(gè)封閉鋁制箱體表面散熱齒為橫向;

  3)箱體外形尺寸為430_X275_X240mm內部平行插裝10塊PB反;

  4)箱體內以發(fā)熱器件均分布在PB板上,除CP外,其余器件總發(fā)熱功率8W分散布置;

  5)最大發(fā)熱芯片CU1熱耗散功率為5WCP2熱耗散功率為1.25W

  2.2建模

  在Icepak軟件中建立密閉機箱的初始模型,對兩個(gè)CP所在PB板進(jìn)行芯片級建模,其余PB板進(jìn)行板級建模,提取項目中主要發(fā)熱器件的熱參數,盡量讓模型與實(shí)際相符。

  在設計中,重點(diǎn)關(guān)注各種傳導、對流和輻射方式的效果。

  2.3設計方案

  首先利用cea軟件對原型密閉箱體進(jìn)行熱仿真,建立密閉箱體外形及內部模型圖如圖1所示。

  設置計算環(huán)境時(shí),綜合考慮傳導、對流和輻射三種散熱方式,模擬出真實(shí)的結果。經(jīng)過(guò)計算,密封箱內部

  2.4設計優(yōu)化

  在原設計的基礎上,設計幾種改進(jìn)方案分別進(jìn)行仿真。由于空氣的熱傳導率比較低,兩個(gè)CPU的發(fā)熱功率又比較大,因此,要采取措施增加CPU的熱傳導。改進(jìn)方案如下:

  1)改進(jìn)方案一:5WCRJh加1mm散熱銅片與機箱搭接;

  2)改進(jìn)方案二:5WCRJh加1mm散熱銅片與機箱搭接,頂部加散熱齒;

  2)改進(jìn)方案三:5W和125WCPU上均加1mm散熱銅片與機箱搭接;

  3)改進(jìn)方案四:5W和125WCPU上均加2mm

  散熱銅片與機箱搭接;

  5)改進(jìn)方案五:5WCPU加齒型散熱銅片,1.25WCPU上加2nm散熱銅片與機箱搭接;

  6)改進(jìn)方案六:5WCP上加4mm散熱銅片,

  1.25WCPh加2_散熱銅片,兩個(gè)散熱銅片均與機箱箱體搭接;

  7)改進(jìn)方案七:5WCP上加4mm散熱銅片,

  1.25WCPh加2_散熱銅片,兩個(gè)散熱銅片均與機箱箱體搭接,機箱兩側加縱向散熱齒。

  在本項目中,通過(guò)原始模型的仿真結果可以看出,輻射散熱所占的比例較小,由于輻射計算花費的時(shí)間較長(cháng),本次分析僅改進(jìn)方案六、改進(jìn)方案七考慮輻射散熱。

  表1是八個(gè)方案熱仿真結果比較,由于CPU的發(fā)熱功率最大,溫度也最高,故僅列出CPU的溫度比較。

  改進(jìn)方案一的溫度分布云圖如圖3所示,在溫度最高的5WCPU上加導熱銅片,溫度可下降20多度,達到937C1.2WCPU未加導熱銅片,溫度達到了98.6C

  2.5仿真結論

  通過(guò)IcPal軟件對箱體原始模型和七種改進(jìn)方案的分析,得出如下結論:

  在5W及1.2WCPU上加入導熱銅板可大幅,改進(jìn)方案三速度矢量圖度降低CP溫度;仿真方法對于分析軸承的動(dòng)態(tài)性能、強度以及載荷分布提供了很好的手段與方法。仿真結果可應用于軸承產(chǎn)品設計、制造、故障診斷等各個(gè)領(lǐng)域,為現代化軸承的研究與生產(chǎn)提供先進(jìn)的技術(shù)支持,同時(shí),對工程實(shí)踐也具有很強的理論價(jià)值。

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