Flotherm12.0 在瞬態(tài)計算中的應(yīng)用
熱設(shè)計工作中大部分遇到的是穩(wěn)態(tài)問題，電子設(shè)備的工作時間較長，系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，也存在很多瞬態(tài)傳熱過程，例如電池大倍率的充放，電子元器件發(fā)熱功耗隨時間的變化等，因為工作的時間短沒有到達(dá)平衡狀態(tài)，如果按照穩(wěn)態(tài)來設(shè)計，熱設(shè)計難度增加，余量大，散熱成本高，如果采用瞬態(tài)分析設(shè)計，相應(yīng)熱設(shè)計難度會降低很多，也有助于控制散熱成本。Flotherm軟件有瞬態(tài)仿真的功能，為我們的設(shè)計提供很好的理論依據(jù)。
在熱傳導(dǎo)過程中固體的內(nèi)部溫度場需滿足熱傳導(dǎo)微分方程：

瞬態(tài)需要考慮時間項，方程求解過程中需要物體的比熱和密度，在穩(wěn)態(tài)分析中可以不關(guān)心的材料比熱和密度在這里必須正確設(shè)置，F(xiàn)lotherm庫材料都已經(jīng)設(shè)置好比熱和密度，對于自己輸入的材料一定不要忘了比熱和密度。瞬態(tài)計算是將一個時間劃分為幾個時間點，每一個時間都進(jìn)行一次完整的穩(wěn)態(tài)計算過程同時將計算結(jié)果作為下個時間點的初始值，在做瞬態(tài)計算之前先算一組穩(wěn)態(tài)，確認(rèn)模型是可以收斂的在進(jìn)行瞬態(tài)計算，同時設(shè)置自動收斂，減少整體的計算時間。
以一個簡單的銅板熱源加風(fēng)扇散熱器為例：瞬態(tài)工作的時間為20s,0s至5s熱源的發(fā)熱功耗為22.5W, 5s至20s熱源的發(fā)熱功耗為7.5W，整個過程中風(fēng)扇的工作狀態(tài)保持不變，建好模型確認(rèn)材料比熱和密度正確后，設(shè)置瞬態(tài)計算，第一步：設(shè)置發(fā)熱模塊的功耗變化

Multiplier vs Time設(shè)置一個乘數(shù)和時間的關(guān)系曲線，穩(wěn)態(tài)設(shè)置為15W,對應(yīng)的瞬態(tài)是穩(wěn)態(tài)數(shù)值與乘數(shù)之積，0s至5s熱源的發(fā)熱功耗為22.5W對應(yīng)的設(shè)置為0s至5s乘數(shù)為1.5, 5s至20s熱源的發(fā)熱功耗為7.5W對應(yīng)的設(shè)置為5s至20s乘數(shù)為.5，如下圖
 

 

 

第二步：劃分時間步長,開始時間0s結(jié)束時間20s, 計算周期20s,0s至5s設(shè)置10個時間的，0.5記錄一次數(shù)據(jù)，5s至20s設(shè)置15時間點，1s記錄一次數(shù)據(jù)

第三步：檢查 模型無誤進(jìn)行計算，查看計算結(jié)果
 

 

  

瞬態(tài)時間步的劃分和網(wǎng)格的劃分類似，會影響計算的精度，需要在變化大的時間段加密時間步，可以先大概跑一組，對于單個瞬態(tài)時間步內(nèi)的溫度變化超過2℃的適當(dāng)加密時間步，重新計算。瞬態(tài)計算的后處理和穩(wěn)態(tài)一樣，唯一不同的是可以調(diào)用不同時間點的后處理。
本文簡單介紹瞬態(tài)計算中的一種，如需了解更多熱設(shè)計技術(shù)，仿真軟件使用，請關(guān)注熱設(shè)計網(wǎng)的2018秋季《電子產(chǎn)品熱設(shè)計培訓(xùn)》班！

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