基于Flotherm的热仿真分析

电子质量(2015第08期)基于 Clother的热仿真分析基于 flotherm的热仿真分析Analysis of Thermal Simulation Based on Flotherm王水发(福建船政交通职业学院机械工程系福建福州350007)Wang shui-fa(Department of Mechanical Engineering. Fujian Chuanzheng Communications College, Fujian Fuzhou 350007)摘要:该文应用 Clother分析软件,建立大功率太阳能逆变器逆变模块的简化模型,进行热仿真计算,得出了模块的稳态温度分布图。从中提取几个特殊点与实验数据进行比较,精度满足工程要求,从而验证了该简化模型的合理性,为电子设备结构设计的优化奠定基础。关键词: Flothermm;热仿真;温度中图分类号:TP39文献标识码:A文章编号:1003-0107(201508-007704Abstract: This paper established the simplified model of High-power Solar inverter by using thermal simulation software( Flotherm), and derived the distributing of the temperature field. By comparing with the experimental data, the accuracy meets the engineering requirements, and verifies the rationality of simplified modeland lay a foundation for optimal structural design of electronic equipmentKey words: Flotherm; thermal simulation; temperatureCLC number: TP39Document code: A Article ID: 1003-0107(2015)08-00770引言质之中的传递(气体液体和固体);对流换热是流体流过随着电力电子技术的快速发展,人们对电子设备的某物体表面时所发生的热交换过程,可分为自然对流和性能寿命和可靠性的要求越来越高而电子设备的温强迫对流对流一般发生于流体中。辐射是物体以电磁升是影响其性能寿命和可靠性的重要因素。为了避免波形式传递能量的过程。设备在开发设计过程中出现温升过高的情况出现,而影响了开发周期和开发成本,一般在电子设备结构设计阶2 Flotherm软件介绍段都要对其进行热仿真分析。为了简化模型,本文选取Flotherm软件是采用成熟的 CFD(Computational F自已设计的太阳能逆变器(功率为630K里的三相逆变 uid dynamic计算流体动力学和数值传热学仿真技术开模块做为研究对象,应用 Flothern分析软件对其进行热发的四是基于有限单元法,将原来在时间域和空间域上仿真分析连续的物理量的场,用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替,通过一定的原则和方式建立起关于这些1热分析的基本原理离散点上场变量之间关系的代数方程组,然后求解代数凡是有温差的地方就必然存在着热量的传递。热量方程组获得场变量的近似值。一维、二维和三维的网格传递的两个基本规律:热量从高温区流向低温区;高温划分如图1所示。区发出的热量必定等于低温区吸收的热量。其基本的计算公式为:Φ=KA△t式中:φ为热流量;K为总传热系数;A为传热面积;△t为热流体与冷流体之间的温差。热传递的三种基本方式:导热、对流和辐射。导热又中国煤化工二分图称为热传导,是其于傅里叶定律,一般发生于同一种物CNMHG作者简介:王水发(1984-),男,工程师研究生,硕士,研究方向为测控技术与仪器。基于 Flotherm的热仿真分析电子质量(2015第08期)热分析模块是 Clother软件的核心模块,可以实现此模型由6个IBT,3个插片散热器,3个涡流风建立模型、加载边界条件、求解计算、可视化后处理和分机和一个汇合风道组成。在建立模型时,需设置一些主析报告等基本功能。并可以完全满足系统级板和组件要参数级到封装等各种层次的分析。(1)环境参数:模型外的外部环境温度为45℃;(2)主要尺寸参数:按各模型的外形尺寸建立;3建模与仿真分析(3)功耗参数设置每个GBT模块里各个部件的功现选取自行设计的太阳能逆变器率为630里的耗本模型IcBr采用型号为F140:包含12个三相逆变模块做为研究对象,应用 Floth分析软件对二极管和2个功率三极管);二级管的功耗为7ow,功率其进行热仿真分析。三极管的功耗105w;(4)风机参数:将涡流风机的PQ曲线导人风机模3.1物理模型的建立型内提高计算速度和精度。将三相逆变模块和风道进行(5)材料参数:本模型共涉及镀锌板(ste)、散热器简化,其原模型和简化模型如图2所示。(A)和铜(oper)3种材料设置各自的导热系数。32网格划分为了使模型的热仿真能尽可能的满足精确要求,但亡出提高求解速度。所以,需对模型的各个部分采用局部网格划分。散热器和IGBT模块釆用细密局部网格,其它采用粗糙网格,其总体的网格分布如图3所示。a)原模型b) Flotherm简化模型图2原模型和简化模型V020+Y图3简化模型的网格分布图3.3求解计算图5所示为温度探针记录的各个位置的温度曲线。在cB模块周围设置几个我们所关注位置的温度随着时间的推移,温度都趋于稳定,符合实际情况。从曲探针利用软件内部的求解器进行求解。图4和图5所线上看模型上面的GBT(靠近风机侧)的温度高于模型示为求解器进行550次迭带后的计算结果。图4所示为下面的GBT远离风机侧的温度,这主要是因为进风口计算模型的残差曲线,从图中可以看出各条曲线都在(温度低连在中国煤化工10以内,可近似为曲线收敛,即系统稳定。CNMHG电子质量(2015第08期)基于 Clother的热仿真分析FoTHERM图4残差曲线图图5各相探针位置温度曲线34可视化后处理图6所示为C相散热器表面(散热器与IGBT接触面的温度分布云图,从图中可以看出温度最高点出现在模型上面的IGBT上,约为123℃。为了验证仿真的准确性,通过实验测得逆变器在满载情况下,C相几个温度探针位置的温度稳定值,并与仿真值进行比较,如表1所示。从表中可以看出,用Flotherm仿真的温度值与实验值基本吻合,精度基本满足工程计算需要,验证了该热仿真分析方法的正确性表1温度探针位置点仿真值与实验值比较表(单位:℃)监控点C1C12C22中国煤化工仿真温度8058389490.9CNMHG实测温度79.682.585.189.5图6c相散热器表面温度分布云图基于 Flotherm的热仿真分析电子质量(2015第08期)4结论参考文献:本文通过简化逆变器的模型,利用 Flotherm软件进GJBZ27-1992电子设备可靠性热设计手册Sl行热仿真,可以全面的了解模型各部分的温升变化情[2徐晓婷朱敏波杨艳妮电子设备热仿真分析及软件况,并从中提取几个特殊点与实验数据进行比较,结果应用机电子工艺技术2006,27(5265-268精度基本满足工程要求,从而验证了该分析方法的合理3张红根郑欣燕高热量机箱的热设计- Flotherm建模性,为电子设备样机结构设计的优化奠定基础。小应用天地2007,108):55-56上接76页试验信息化管理系统文件资料测试文件导入测试文件导调试流程编辑出入库信息记录日常维护信息技术资料技术资料导入维护设备输入调试记录数据上传故障信息上传辅助素材测试项目管理验任务部署设备应用情况提交日常维护信息试验信息数据库测试数据记录测试结果上传技术资料查看设备使用记录通知公告查询圃■■圃图4原始数据管理整体结构图2结论系统节省了测试人员的大量时间。通过信息化技术,改本文针对某型火箭测量系统在管理庞杂、产品数据进测试数据及信息的管理方式,为型号工作提供全面信息繁多效率不高的现状,对运载火箭测量系统综合便捷、高效的数据服务并对综合试验数据及信息管理试验信息管理进行了初步研究,梳理出试验信息管理的提出来的更进一步的构想为保质保量完成型号工作打思路及关键技术,研究并实现了一种信息管理系统。该下了坚实的基础。中国煤化工CNMHG