CAE仿真在电子产品散热中的案例分享
随着全球电子工业的飞速发展，电子产品的设计愈来愈精细、复杂；市场竞争要求电子产品在性能指标大幅度提高的同时，还要日趋小型化。
那您是否面临着以下问题？市场竞争越来越激烈、成本压力越来越大、应用场景越来越多、测试验证无法覆盖、产品要求越来越高、研发周期越来越短。我们该如何在如此激烈的竞争中脱颖而出呢？
在传统的设计过程中，确保新型电子产品性能的唯一方法是执行大量的设计迭代，直到满足所有标准。这意味着大量的物理试验耗时和昂贵的物理测试过程。如何更加快速更加经济的设计出满意的产品呢？答案在于CAE仿真，通过CAE仿真技术，几天，几周或几个月的物理测试将被仿真运行的数小时甚至几分钟所取代。
电子产品设计的主要挑战是热管理，因为电子产品产生的热量集聚在外壳内，过热不仅会降低预期寿命，还可能损坏电子元件导致产品故障。仿真工程师采取的解决方法就是在制造产品前对电子设备进行热仿真，通过仿真分析了解到产品的冷却系统效率如何？需要对产品的设计实施哪些优化？选择更优材料更优设计更好进行散热。
我们知道热传递的三种基本方式是传导、对流和辐射，对应的散热方式为：传导散热、对流散热和辐射散热。
提高电子产品散热能力的常见设计有：
热界面材料（TIM）这些材料用作热源和散热器之间间隙的填充材料。它们通常具有更高的导热率，有助于有效管理整个系统的热传递。散热器散热器是与热源接触的金属部件，主要通过传导，有时通过对流或辐射来消除热量。通常，铝或铜用作散热器材料，因为这些金属的导热率相对较高并且与其散热效率成正比。由于通过表面进行热传递，因此散热器专门设计成各种形状以确保大的表面积。热管热管是密封的铜管或铝管或含有流体的管。液体从热表面吸收热量，沸腾并进入蒸汽状态。热电模块热电模块是采用珀耳帖效应的设备，基于向设备施加电流来加热或冷却组件。它们总是与散热器一起使用，没有散热器，设备可能会过热并失效。导热油脂或粘合剂导热粘合剂或油脂是另一种独特的热传输技术。其中一个主要优点是它们将组件粘合在一起，不能机械粘合。很显然，工程师们有着诸多的选择，但是在保持产品大小的前提下，如何组合出最有效的散热方式却并不是一件轻松的工作。下面，元王通过一个案例分享，说明CAE仿真如何帮助工程师优化产品性能。
P3 热分析
仿真前的几点说明
为减少网格数，对原几何模型进行了适当的简化，简化了与散热无关的特征对一些曲线和曲面的特征，利用等体积或等面积的方法转换成等效的直线和平面的特征。本案例重点考虑了Heater的功耗，其他器件暂没考虑。本案例是在环温25C下进行仿真计算。仿真热模型
希望通过热设计改善以下三个方面：
热功率转换率提高降低外壳温度放原料地方的热均匀性需求A的解决方案
为了提高热转换效率，通常从以下几方面考虑：选取热转换效率比较高的发热元器件，客户可以根据其供应商提供的参数进行比较。对发热区（heater）进行隔热保温，减少热量向其他地方传播的损失。原设计中已有玻璃管进行隔热。减少发热元器件Heater到金属网之间的热阻。a.增大两者的接触面积.
b.增强两者的紧密度
c.选取导热系数比较高的材料（比如铜等，但可能成本增加)
需求B的解决方案
设置T=260C，且在F1下。通过仿真得知，表面最高温度为28.3C， 此时金属网的温度为194.5C。如果在F2，F3状态下表面和金属网温度会更低。
综上所述，在设置T=260C，且在F0，F1，F2，F3状态下，壳温并不是很高
需求C的解决方案
由于空气的导热系数比较低，金属网表面空气的温度梯度比较大，热量不均匀。为解决这个问题，可以在其表面放置一个有一定高度的金属网格（以下为本案例使用的不锈钢网格形状）。
从温度云图对比来看，加金属网格的热均匀性比无金属网格的好。
这只是热仿真如何帮助设计人员或工程师使用仿真评估其优化设计的一个案例。CAE仿真在电子行业中有着广泛的应用，电子产品跌落、新型电子材料的研发和制造、音频设备声场特性的设计和评估、电子产品的热力仿真、芯片封装的热分析、EMC/EMI等是电子领域中很深入、复杂并极具挑战性的课题，需要多门学科的理论和方法的综合应用。面对这些挑战，有限元科技可以提供相应的CAE解决方案。选择有限元科技，为您的企业发展创造无限可能。
电子行业CAE技术应用范围
深圳市有限元科技有限公司 （简称有限元科技/FEATech／元王）成立于2007年，是一家以工业软件开发为核心，以CAD/CAE为主业，集工业软件销售、软件二次开发、技术咨询、培训为一体的国家高新技术企业。
元王作为集产品设计与仿真技术服务解决方案为一体的专业机构，拥有一支力学、机械制造、电子工程等专业的硕士、博士专家团队。依托深厚的技术背景和十余年工程仿真应用经验，元王已为航天、汽车、机械、电子、新能源、医疗等领域的1200多家企业提供了专业的工程服务（包括技术咨询、有限元分析、培训、CAD/CAE软件二次开发、信息化平台开发等），并获得客户高度认可。
仿真技术有哪些工业应用
虚拟现实已经被世界上一些大型企业广泛地应用到工业的各个环节，帮助企业提高开发效率，加强数据采集、分析、处理能力，减少决策失误，降低企业风险起到了重要的作用。
虚拟现实技术的引入,将使工业设计的手段和思想发生质的飞跃,更加符合社会发展的需要,可以说在工业设计中应用虚拟现实技术是可行且必要的。
工业仿真就是对实体工业的一种虚拟，将实体工业中的各个模块转化成数据整合到一个虚拟的体系中去，在这个体系中模拟实现工业作业中的每一项工作和流程，并与之实现各种交互。
广泛应用于众多工业行业的虚拟仿真：
1、大型机械设备运行原理仿真，用于培训及产品电子样本演示。
2、生产线流程仿真，用于技能培训教学和生产线模拟监控。
3、各种虚拟场景和真实工业设施的交互操作应用。
工业仿真应用对企业提高开发效率，加强数据采集、分析、处理能力，减少决策失误，降低企业风险起到了重要的作用。工业仿真技术的引入 , 将使工业设计的手段和思想发生质的飞跃 .使展销会更体现企业的实力,使传统的平面的维修手册三维电子化，交互化。
1、虚拟现实在海洋石油行业的应用：
显示设备数据、采油记录、采油过程及采油船与各平台间的传输油管进行模拟
2、火电厂、变电站厂区及设备仿真模拟，用于员工培训或在校学生培训。
3、工业生产线物流模拟，用于技能培训教学及生产线模拟监控。
4、机械设备运行逻辑模拟，用于生产作业及各种设备展示及汇报。
以智能制造为核心发展的第四次工业革命，虚拟装配、生产线与VR的联系会更紧密。深圳华锐视点 也将继续深入研究VR和AR技术，为工业领域提供更多便利，也为降低成为出一份力。
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