6SigmaET练习教程练习7_带离心风扇的电脑

案例七带离心风扇的电脑

一. 案例描述

本例演示如何对如下图所示的圆筒形电脑机箱进行热分析。需要注意以下几点：

1. 三维 CAD 导入建模。

2. 强迫对流散热，需建立离心风扇。

3. 共有三个 PCB 及主芯片，呈三角形摆放，中间为散热器。

4. 建模和计算各自需要约半小时。

二. 建模过程

建立强迫对流模板

打开软件，点击 File >> New >> Forced Convection，建立一个强迫对流的模

型。

导入 CAD 文件

将三维 CAD 文件（STP 或 STL 格式）导入到求解域中，调整求解域的尺寸比导入的实体稍大一些，并利用鼠标拖拽或者对齐功能将实体完全移入求解内部，详细操作和前面的案例一样，在此不再叙述。

三. 定义物性参数及划分网格

定义各部分的材料

先将所有实体材料定义为钢，定义完成后按 ESC 键可以取消选择物体。

PCB 部分的定义

先将外壳隐藏，以方便观察内部的物体。

选择代表 PCB 的三个实体，右键 Convert to >> PCB 转换为智能化物件。

通过转换建立的智能化物件其图标从代表普通实体的方块变成了 PCB 的专有图标，可以设定更多的专有属性。比如，对 PCB 来说可以设置层数、铺铜率等参数。另外，转换为 PCB 后，软件会自动对这些物体细化表面网格。

定义三个 PCB 的上表面的功耗为 5W，以模拟其上表面上未建出的细小的器件的总热量。

定义芯片

代表芯片的三个方块同样可以利用转换功能转换为智能化物件 Component。转换后同样地可以设定热阻值等专有属性，软件也会自动优化其网格。

转换后，软件会默认地将芯片从属于最近的 PCB 上。我们在三个芯片的属性里将热功耗定义为 50W。

注意，有时候转换后物体会发生错位。这时候，可以将原物体复制，转换复制品，以原物体为基准将二者对齐后再删除原物体即可。

转换后可能会发生错位

以原物体为基准将二者对齐

删除原物体为模拟芯片与散热器之间的导热硅脂或导热垫片的作用，我们在芯片上建

立 TIM。

新建立的 TIM 默认位于芯片的上表面上，保持默认的热阻参数不变即可。

定义风扇

本案例中的风扇是一个离心风扇，无法通过转换得到。需要手机建立一个离心风扇并对齐到正确位置。

首先新建一个 Radial Fan。

定义其直径为 150mm，进风口直径 138mm，风扇轴直径 70mm，厚度为 29mm。

利用对齐功能以代表风扇的实体为基准，将实体和风扇对齐。注意风扇的进风口是在朝下的。

定义风扇的风量为 50CFM，Swirl Angle 即出风角度为 45 度

定义散热器

将散热器部分的材料设定为铝合金。

划分网格

点击 Solve >> Generate Grid 生成网格，点击 Show Current Grid 可以显示网格，选中 Solution Control 并调整网格切面到合适的位置可以查看各个地方的网格。

四. 计算并查看结果

设定监控点

可以在进出风口附近新建 Sensor，以监控流场的变化。

Sensor 的位置用鼠标拖拽到合适的位置，在 Sensor 的属性里将监控的变量 Controls >> Measured Variable 更改为 Velocity 即风速。

查看计算结果

观察变量值平稳、残差收敛后，计算完成。

选中三个 PCB 和散热器，点击 Home >> Show in New Tab，生成独立视图。

将散热器归类于 PCB 图层。

加载 PCB 图层的温度。

查看截面温度

在视图区右键，新建 Result Plane。

调整截面位置到合适的位置以查看截面上的结果。

选中截面右键菜单中新建 Push Pin，可以标注结果。

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