CPU芯片是电子产品的核心部件。目前芯片的集成度、封装密度以及工作频率不断提高,CPU散热性能对其是否能够正常工作起到关键性作用。从理论上对芯片散热性能进行分析,并选出适用于散热器的材料类型。在电子元器件中,芯片的热能只能以传导的方式传递。芯片热能传至导体后,对流是导体热能传递的主要形式,本案例采用自然对流的方式对芯片散热进行仿真。
将计算模型的交界面边界条件设置妥当,在计算域内采用切割体网格。画分好的网格文件导入至QFLUX中并在计算域内选择合适的区域(流体区\固体导热区)。设置好芯片及各零部件的材料属性,基于Boussinesq假设对芯片散热进行热仿真计算。
QFLUX准确模拟了芯片在自然对流环境下的芯片散热问题,极大的提升了客户研发精度和效率。
采用水冷的方式对CPU等热源进行散热,会使水流温度升高,对于循环水散热系统来说,仍需要对高温水流通过风冷的方式进行散热。此案例为通过高转速风扇对水冷散热器进行散热。
通过TF-QFLUX的滑移网格功能, 可以单独对风扇等旋转结构进行网格划分,并模拟风扇风速大小;激活能量方程,进行流热耦合分析。通过TF-QFLUX仿真,发现风速的增加对水流出口温度的影响很小,降低程度为0.025 K/(m/s);流速为0.5m/s左右时,单位时间内带走热量最多,冷却效果最优。不建议通过增加风扇转速的方式来降低水流出口温度,该方式的效益低;水流速度是影响水流出口温度的主要因素,以此为突破口进行散热设计。
该应用案例为某家电行业龙头企业新一代吹风机产品。利用十沣科技先进的流体力学软件,对其内叶轮机械气体流量,气压,效率,和噪声进行仿真分析,帮助客户优化产品设计,增加效率,减低噪声。
随着元器件的功率密度不断提升,现代电子系统的热管理性能要求显得异常突出。热设计方法包括理论分析、热测试和热仿真方法。工业电子产品结构复杂,很难通过理论分析方法建立高效的散热系统设计方案;热测试方法的试验周期长、成本高,且对设计人员的行业经验要求高。因此,基于先进CFD软件的热仿真技术是目前最有效、最准确的电子热管理系统设计方法。
QFLUX软件已开发完善的流固耦合换热仿真功能与模块,可以模拟热对流、热传导、热辐射等传热方式,可以模拟自然对流散热、强迫风冷散热、强迫液冷散热等散热方式。
机箱散热、GPU强迫风冷算例,旨在验证QFLUX软件关于固体热传导、热辐射与流固耦合换热(强迫风冷散热)等物理过程的数值仿真能力。IGBT电路板水冷散热仿真算例,则将验证QFLUX软件关于强迫液冷散热系统的仿真能力。电子器件及散热系统均放置在一个较大的空旷环境内(即流体计算域)。该流体域均选用不可压缩流动求解器、固体导热区采用热传导求解器,二者之间设置为Interface,湍流模型采用SST k-w,强迫风冷算例指定GPU风扇转速、其他算例指定入口气流或水流速度,出口指定静压;空间离散格式为2阶迎风。数值计算结果将与甲方某商业软件的计算结果进行比对,验证QFLUX软件的有效性、鲁棒性。