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简单分析热仿真及测试的方法
2018-02-27 15:47:17·
无论是飞机、列车、汽车等复杂的大系统，还是机房、机柜、电路板、芯片等相对简单的小系统，温度都是影响其性能和可靠性的重要因素。但是影响温度的因素，因应用环境等的不同而显着不同，所以，针对不同的应用往往采用不同的专业工具来进行设计仿真和测试。解决方案典型的工程热问题包括外太空的热控、高温辐射热、高速气动
无论是飞机、列车、汽车等复杂的大系统，还是机房、机柜、电路板、芯片等相对简单的小系统，温度都是影响其性能和可靠性的重要因素。但是影响温度的因素，因应用环境等的不同而显着不同，所以，针对不同的应用往往采用不同的专业工具来进行设计仿真和测试。
解决方案
典型的工程热问题包括外太空的热控、高温辐射热、高速气动热、常温流动换热、电子散热等，这些一般都可以通过仿真来对比、验证热设计方案，通过相关测试获取热参数或标定热模型。
外太空的热控
卫星、空间站等工作中外太空，携带的燃料、光电转换得到的电能等都是宝贵的资源，所以往往借助Dymola多学科一维系统仿真工具，进行整星的能量系统性能和控制进行仿真。
外太空的特点是轨道和姿态的影响大、低温环境、对流弱。针对这些特性，Thermica可方便地设置太阳系内的各种卫星轨道，支持部件机动、多航天器相互指向等复杂姿态，基于光线追踪法并行计算几何角系数、轨道外热流以及热辐射等，Thermisol基于节点热阻网络分析整体的温度场在轨道不同位置的热状态。
高温辐射热仿真
不仅低温环境下存在强烈的热辐射，常温环境下高温部件也会有强烈的热辐射，比如火箭或飞机等的尾喷管会对其附近的设备等产生高温热辐射加热，汽车的涡轮增压器和排气管也会对发动机舱内和底盘的线束、管路产生热辐射加热。Taitherm能够快速分析并直观展示热辐射状况，直接与常用CFD仿真工具耦合进行热-流仿真，获得长时间的瞬态热状况，用于发现潜在的热害、设计合理的热防护方案。
高速气动热仿真
对于返回舱、火箭、导弹、飞机等而言，因为其高速运动于大气中，会产生严重的气动热效应，不仅涉及到热，还与高速的空气流动密不可分。FloEFD能够根据几何外形的曲率和压力梯度等自动细化网格，并采用了先进的湍流修正模型和双层壁面函数，能够准确地分析高速气动的热状况。
常温流动与热仿真
电机、灯、电池、泵、阀门等的仿真，难度则在于复杂几何的准确模拟与高效简化。FloEFD直接嵌入到Catia等主流CAD软件中，能够自动识别流体域与固体域、自动划分笛卡尔网格，能够对这些几何形状复杂的产品的流动与热状况进行高效仿真与参数化分析。
电子散热仿真
芯片、电路板、功率模块、机箱机柜等设计往往出自于电气工程师之手，对机械工程师熟知的热问题并不很擅长，但热却是电子设备可靠性的主要影响因素。因此Flotherm通过直接导入EDA和CAD模型，能够高效建立电子设备的热模型进行分析，辅助芯片布局和风扇选型等。
功率电子热测试
功率电子芯片、LED等封装与散热方案的好坏、故障的无损检测与分析、功率循环寿命测试也是电子行业重要的热问题。T3ster基于电学方法，通过测试芯片的电压直接能够测得结温，并推导出热结构函数完美解决上述问题。
总结
随着导弹、列车等的速度越来越高，飞机、汽车等的电力驱动比例越来越高，热问题越来越突出。
各行各业都有各自独特的热问题。
不同的热问题往往各有独特的仿真和测试思路能够高效解决。
解决方案
典型的工程热问题包括外太空的热控、高温辐射热、高速气动热、常温流动换热、电子散热等，这些一般都可以通过仿真来对比、验证热设计方案，通过相关测试获取热参数或标定热模型。
外太空的热控
卫星、空间站等工作中外太空，携带的燃料、光电转换得到的电能等都是宝贵的资源，所以往往借助Dymola多学科一维系统仿真工具，进行整星的能量系统性能和控制进行仿真。
外太空的特点是轨道和姿态的影响大、低温环境、对流弱。针对这些特性，Thermica可方便地设置太阳系内的各种卫星轨道，支持部件机动、多航天器相互指向等复杂姿态，基于光线追踪法并行计算几何角系数、轨道外热流以及热辐射等，Thermisol基于节点热阻网络分析整体的温度场在轨道不同位置的热状态。
高温辐射热仿真
不仅低温环境下存在强烈的热辐射，常温环境下高温部件也会有强烈的热辐射，比如火箭或飞机等的尾喷管会对其附近的设备等产生高温热辐射加热，汽车的涡轮增压器和排气管也会对发动机舱内和底盘的线束、管路产生热辐射加热。Taitherm能够快速分析并直观展示热辐射状况，直接与常用CFD仿真工具耦合进行热-流仿真，获得长时间的瞬态热状况，用于发现潜在的热害、设计合理的热防护方案。
高速气动热仿真
对于返回舱、火箭、导弹、飞机等而言，因为其高速运动于大气中，会产生严重的气动热效应，不仅涉及到热，还与高速的空气流动密不可分。FloEFD能够根据几何外形的曲率和压力梯度等自动细化网格，并采用了先进的湍流修正模型和双层壁面函数，能够准确地分析高速气动的热状况。
常温流动与热仿真
电机、灯、电池、泵、阀门等的仿真，难度则在于复杂几何的准确模拟与高效简化。FloEFD直接嵌入到Catia等主流CAD软件中，能够自动识别流体域与固体域、自动划分笛卡尔网格，能够对这些几何形状复杂的产品的流动与热状况进行高效仿真与参数化分析。
电子散热仿真
芯片、电路板、功率模块、机箱机柜等设计往往出自于电气工程师之手，对机械工程师熟知的热问题并不很擅长，但热却是电子设备可靠性的主要影响因素。因此Flotherm通过直接导入EDA和CAD模型，能够高效建立电子设备的热模型进行分析，辅助芯片布局和风扇选型等。
功率电子热测试
功率电子芯片、LED等封装与散热方案的好坏、故障的无损检测与分析、功率循环寿命测试也是电子行业重要的热问题。T3ster基于电学方法，通过测试芯片的电压直接能够测得结温，并推导出热结构函数完美解决上述问题。
总结
随着导弹、列车等的速度越来越高，飞机、汽车等的电力驱动比例越来越高，热问题越来越突出。
各行各业都有各自独特的热问题。
不同的热问题往往各有独特的仿真和测试思路能够高效解决。
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