熱設(shè)計和仿真_經(jīng)驗總結(jié)

1、經(jīng)驗總結(jié)熱設(shè)計和仿真彭小權(quán)文檔變更記錄版本變更內(nèi)容編輯日期v001創(chuàng)建彭小權(quán)2018/5/3彭小權(quán)目錄工具和手冊熱的產(chǎn)生熱的傳遞熱的消耗瞬時熱沖擊汽車行業(yè)特性彭小權(quán)工具和手冊2017下半年仿真simulation計算count參考reference1. 明確問題（討論）2. 熱設(shè)計（經(jīng)驗）3. 計算（整理數(shù)據(jù)）4. 建模（從粗到精）5. 仿真（cae）6. 優(yōu)化（測試+cae）彭小權(quán)彭小權(quán)創(chuàng)作工具和手冊工具：計算器（編制，一般可用excel）cae軟件（icepak、flotherm、floth_xt、cfdesign ）溫度傳感器（部分ic自帶溫度傳感器）測溫板卡（試驗部門提供或自購，一般用

2、ni品牌）測溫臺架（試驗部門提供或自購，高低溫試驗箱最佳，具體根據(jù)環(huán)境試驗要求）手冊：gjbz 27-1992 電子設(shè)備可靠性熱設(shè)計手冊材料標(biāo)準(zhǔn)（比熱容、熱傳導(dǎo)率、黑度、放熱系數(shù)和表面粗糙度等）數(shù)據(jù)庫（雷諾系數(shù)、經(jīng)驗值、測試數(shù)據(jù)和測試報告）規(guī)格書（封裝、幾何、熱和導(dǎo)熱等）比熱容 specific heat capacity 焦耳每千克攝氏度j/kg = 傳導(dǎo)輻射對流傳遞彭小權(quán)彭小權(quán)創(chuàng)作工具和手冊公式 formula ：熱傳遞： = heat transfer熱傳導(dǎo)： = heat conduction熱輻射： = 04heat radiation熱對流： = heat convection熱流

3、密度： =heat flux density溫升沖擊： = temperature shock溫差：= + = + temperature difference單位unit單位unit單位unit彭小權(quán)彭小權(quán)創(chuàng)作熱的產(chǎn)生能量守恒 conservation of energy轉(zhuǎn)換： = 2transform效率： = 1 efficiency復(fù)合： = 1+ 2+ complex熱機(jī)械能電能化學(xué)能熱能熱q引擎變速箱電子電器彭小權(quán)彭小權(quán)創(chuàng)作熱的產(chǎn)生生命周期 life cycle開始發(fā)熱：start to work系統(tǒng)冷啟動時，因充分冷卻，熱量從環(huán)境溫度基準(zhǔn)積累，局部環(huán)境溫度等于周邊環(huán)境溫度；系統(tǒng)熱

4、啟動時，由于系統(tǒng)中存留熱量，熱量從高于環(huán)境溫度基準(zhǔn)積累，局部環(huán)境溫度大于周邊環(huán)境溫度；系統(tǒng)熱啟動時，若系統(tǒng)中存留過多熱量，熱量從高于環(huán)境溫度基準(zhǔn)積累，系統(tǒng)溫度大于保護(hù)溫度，系統(tǒng)故障。穩(wěn)態(tài)功耗：steady state power dissipation系統(tǒng)處于低功耗穩(wěn)定運行時，功耗處于穩(wěn)定狀態(tài)，這時候系統(tǒng)的溫度波動非常小，測試一般采用該狀態(tài)；系統(tǒng)處于中功耗穩(wěn)定運行時，功耗處于穩(wěn)定狀態(tài)，這時候系統(tǒng)的溫度波動非常小，測試一般采用該狀態(tài)；系統(tǒng)處于高功耗穩(wěn)定運行時，功耗處于穩(wěn)定狀態(tài)，這時候系統(tǒng)的溫度波動非常小，測試一般采用該狀態(tài)。峰值功耗：peak power dissipation系統(tǒng)穩(wěn)定運行過程中

5、，在比較短的時間內(nèi)需要產(chǎn)生或受到?jīng)_擊，功耗會出現(xiàn)一個尖峰或尖谷，這時候系統(tǒng)的溫度會波動但是不明顯；系統(tǒng)穩(wěn)定運行過程中，在比較長的時間內(nèi)需要產(chǎn)生或受到?jīng)_擊，功耗會出現(xiàn)一個長峰或長谷，這時候系統(tǒng)的溫度會波動而且很明顯。保護(hù)功耗：protect power dissipation系統(tǒng)穩(wěn)定運行過程中，在比較短的時間內(nèi)需要產(chǎn)生或受到?jīng)_擊，功耗會出現(xiàn)一個尖峰或尖谷，若峰值過高，器件需要自我保護(hù)；系統(tǒng)穩(wěn)定運行過程中，在比較長的時間內(nèi)需要產(chǎn)生或受到?jīng)_擊，功耗會出現(xiàn)一個長峰或長谷，若溫度過高，系統(tǒng)需要自我保護(hù)。關(guān)閉功耗：protect power dissipation系統(tǒng)關(guān)閉過程中，若系統(tǒng)中存留的熱量處于安全

6、值，系統(tǒng)功耗等于“0”直接關(guān)閉；系統(tǒng)關(guān)閉過程中，若系統(tǒng)中存留的熱量高于安全值，系統(tǒng)功耗等于維持散熱系統(tǒng)的功耗。動態(tài)dynamic動態(tài)dynamic動態(tài)dynamic彭小權(quán)熱的傳遞能量守恒 conservation of energy零件：component內(nèi)部零件，暴露零件，發(fā)熱零件，傳熱零件，子集：sub-system內(nèi)部子集，中間子集，外部子集，系統(tǒng)：system主動散熱，被動散熱，復(fù)合散熱，環(huán)境：environment溫度，污染，天氣，媒介：medium固體媒介，液體媒介，氣體媒介，雙相媒介，媒介子集零件系統(tǒng)環(huán)境彭小權(quán)彭小權(quán)創(chuàng)作彭小權(quán)創(chuàng)作熱的消耗能量守恒 conservation of

7、energy零件：component 零件不能消耗熱，只是暫時將熱轉(zhuǎn)化成勢能、動能或分子能等，最終還是要以熱量的形式釋放。計算和仿真的時候，一般忽略零件的熱消耗，將零件同等電阻，發(fā)熱體或?qū)Ь€。子集：sub-system 子集不能消耗熱，只是暫時將熱轉(zhuǎn)化成勢能、動能或分子能等，最終還是要以熱量的形式釋放。計算和仿真的時候，一般忽略子集的熱消耗，將子集同等電阻，零件之間的熱阻為零。系統(tǒng)：system 系統(tǒng)不能消耗熱，能將熱轉(zhuǎn)化成勢能、動能、分子能或電能等，消耗的能力受轉(zhuǎn)化效率限制。計算和仿真的時候，一般忽略系統(tǒng)的熱消耗，將系統(tǒng)同等電阻集合，子集之間的熱阻劃分到子集里面去。環(huán)境：environmen

8、t 環(huán)境能消耗熱，環(huán)境自身無時無刻不在進(jìn)行熱、勢能、動能、分子能或電能等的平衡。計算和仿真的時候，環(huán)境設(shè)置為默認(rèn)值，環(huán)境影響問題劃分到系統(tǒng)里面去。彭小權(quán)彭小權(quán)創(chuàng)作瞬時熱沖擊能量守恒 conservation of energy零件：component 在熱沖擊情況下，零件的溫升只需要計算質(zhì)量、有效比熱容與功耗的關(guān)系，溫度會瞬時隨著功耗的變化而變化。子集：sub-system 在零件熱沖擊發(fā)生的時候，子系統(tǒng)不能立即將熱量帶走；在系統(tǒng)熱沖擊發(fā)生的時候，子系統(tǒng)不會立刻就跟著改變。系統(tǒng)：system 在零件熱沖擊發(fā)生的時候，系統(tǒng)是來不及將熱量帶走；在環(huán)境熱沖擊發(fā)生的時候，系統(tǒng)會立刻就跟著改變。環(huán)境：e

9、nvironment 環(huán)境是一個大熱容池，對于現(xiàn)有的汽車零部件來說，幾乎能容納所有的熱沖擊（只是時間問題）。彭小權(quán)平衡balance平衡balance平衡balance彭小權(quán)創(chuàng)作汽車行業(yè)特性客戶需求 custom requirements使用位置：assembly position 對于一個獨立單元，除了其本身的熱平衡，還需要考慮到周圍單元對其影響，也需要考慮環(huán)境帶來的影響。所需功能：function requirements 對于一個功能單元，需要考慮在實現(xiàn)不同功能時的熱平衡問題，瞬間的功能對系統(tǒng)的熱平衡影響是有限的。所需壽命：life-time requirements 對于任一單元，都需要滿足相應(yīng)的統(tǒng)計壽命，壽命與產(chǎn)品的成本是呈線性關(guān)系，合適的成本和合適的壽命。使用市場：custom marketing 某個工況或地域?qū)е碌?/p>