分析了文丘里效应在CFD模拟和测试

2020年7月27日,

CFD模拟结果。按照组件之间的流线收缩地区检查CFD模拟的文丘里效应。

计算流体力学(CFD)模拟是伟大的治疗各种边界条件复杂的几何图形。此外,这些模拟可以治疗任何来源设想和定义在你的系统。然而,他们不是那么好帮助你辨别可能发生的具体影响,当流体流过一个系统。一个例子是CFD模拟的文丘里效应,在流场变得修改系统中的几何形状的变化。

你怎么能保证你占这些类型的影响在模拟你的新电子产品吗?最好的仿真工具将建立一个有限元模型或网络模型直接从您的PCB布局和将使用这个模型进行数值模拟。这是如何的文丘里效应在CFD模拟的PCB和如何分析其影响传热远离热组件。

文丘里效应是什么?

尽管它可能不太明显,文丘里效应发生由于质量守恒和动量守恒。当流体流经一个外壳,如管道、流体压力和速度将增加,管道逐渐沿着流动方向做得更小。因为在管轴向压力梯度没有改变,身体力量流体是常数,但横向压力流体在管道的部分小直径。结果是增加流体速度流经管道的狭窄部分。

就像许多的物理过程中,文丘里效应是可逆的;如果管道的直径扩大大直径小,液体会慢下来。这种理想化的系统,流体沿着管道突然不连续收缩,称为文丘里管。下面的插图显示了这是如何发生的水在管道流经收缩区域。

CFD的文丘里效应出现由于收缩管的长度。

如果你的数学式,文丘里效应可以量化为不可压缩流体像水用伯努利方程。假设没有高程沿管的长度的变化,压力p和质量流率在两个区域相关的如下:

不可压缩流体的文丘里效应。

还有一种方法治疗可压缩流体(如气体),虽然涉及的方程更为复杂。一般来说,这个表达式将取决于气体的比热容比,将一个复杂的流体速度在每个区域的函数。作为一个结果,你有一双需要解决方程数值压力管道的每个部分。

由于困难在治疗可压缩流体的层流制度,完整的2 d或3 d领域方法需要研究复杂系统的文丘里效应。文丘里效应可以检查使用流体流动模型与标准的CFD技术(有限元,有限元、有限差分等)。

使用电子系统时,CFD模拟可以帮助你检查热量流动如何远离热组件和扩散板。通过制定传热和流体流动稳定的物理问题,您可以检查气流如何帮助把热量从热的部分系统。电子系统,尤其是多氯联苯,复杂的几何图形,分析无法解决,因此需要充分理解瞬态和稳态数值模拟流体流动和传热。

在实际的PCB,我们都数学阴谋反对我们的力量CFD模拟和分析更加困难。这里有影响,需要考虑传热的CFD模拟电路板:

复杂的几何形状。真正的PCB不能非常复杂的几何图形表面由于被动者和ICs层,以及机械部件。结果,几何无法轻易接近超过一组的小盒子。
空气是可压缩流体。如果你使用风扇提供气流冷却你的董事会,你需要考虑空气是可压缩的。这意味着我们不能使用如上所示的一个简单的解析表达式来确定CFD模拟艾滋病传热的文丘里效应。
navier - stokes方程和热方程之间的反馈。这这些方程之间的反馈描述了热转移到流动的液体,然后沿着流动方向。

最后一点是研究CFD模拟的文丘里效应的关键。当你改变几何在你的董事会,如安排与不同的组件,您可以检查附近的稳态温度变化如何气流限制在自己的地区。类似地,您可以检查文丘里效应如何影响你的董事会的瞬态温升。

在稳态情况下,您可以很容易地阴谋的稳态温度收缩区域与组件之间的平均距离和识别组件间距产生的最低温度。这是非常重要的在小板,使用多个处理器,这之间的距离需要被放置在黑板上,以确保整个系统产生热量均匀。

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