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Heat Transfer Modulex

硅芯片表面贴装封装的传热 中文

所有集成电路(尤其是高速器件)都会发热。如今,电子系统的布局相当紧凑,多数情况下热源都置于靠近热敏性集成电路的位置。印刷电路板的设计人员通常需要考虑热敏器件和发热器件的相对位置,使敏感器件不至于过热。 一种类型的发热装置是调压器,它可以产生几瓦的热量,并达到高于 70°C 的温度。如果在设计电路板时将这种装置放置在靠近包含敏感硅芯片的表面贴装封装的位置,则调压器产生的热量可能导致可靠性问题,进而因过热发生故障。此仿真研究电路板上靠近热调压器的表面贴装封装中硅芯片的热状况。芯片承受来自调压器的热量以及内部产生的热量。 扩展阅读

涡轮静叶片的热应力分析 中文

燃气轮机内的工作条件为极端条件。压力可高达 40 bar,温度超过 1000 K。因此,任何新组件都必须精心设计才能够承受流体冲击涡轮产生的热应力、振动和载荷。如果组件发生故障,高转速可能导致整个涡轮完全断裂。 最极端的条件出现在燃烧室下游的高压部分,在此处,热燃烧气体流过一连串的转子和定子。为了防止组件熔化,引导空气从压缩机流过燃烧室,并将其用作冷却剂。在燃烧室正后方应用了内部冷却和膜冷却。更下游的位置,温度稍低,内部冷却就足够了。由于燃气轮机内部的物理场非常复杂,因此,在开发新组件的初始阶段通常使用简化的方法。在此模型中,分析了具有内部冷却功能的静叶片中的热应力。 扩展阅读

肝脏肿瘤消融 中文

从健康组织中切除癌性肿瘤的一种方法是将恶性组织加热到杀死癌细胞的临界温度。本例通过插入通电的四臂式电探针来实现局部加热,这种情况下,会在“电流”接口中使用电场方程,并且本例将这些方程耦合到生物热方程,生物热方程模拟组织中的温度场。电场产生的热源也称为电阻加热或焦耳热。 此模型使用“生物传热”接口和“电流”接口实现瞬态分析。 扩展阅读

鸡肉饼的对流烹饪 中文

在对流烤箱中烹饪馅饼等食物时,需要权衡加热方法。如果低温加热馅饼,则烹饪速度慢,馅饼会变干,口感差。如果高温快速加热馅饼,则很难均匀加热,当馅饼中间部分烤熟时,外皮部分可能过熟了。 此模型描述鸡肉饼在对流烤箱加热过程中的瞬态温度分布。水分的扩散和蒸发是模型分析的一个重要过程,该过程因汽化潜热对加热具有决定性影响,此模型可用于优化烹饪过程。 扩展阅读

电路板的对流冷却 - 自然对流三维模型 中文

该组模型研究装有多个集成电路 (IC) 的电路板的空气冷却,这些集成电路用作热源。模型描述了两种可行的冷却方案:使用自然对流的垂直排列电路板,以及使用强制对流(风扇冷却)的水平排列电路板。在该案例中,诱导(强制)气流为主要的冷却方式。为了实现高精度,仿真模型结合流体流动对传热进行建模。 本例使用“传热模块”的“共轭传热”这一预定义多物理场耦合来模拟电路板装配的传热,模拟的场景基于 A. Ortega 发表的论文。 扩展阅读

盘式制动器的传热 中文

本例模拟汽车盘式制动器在制动及随后的释放过程中的瞬态发热和最终温度。对瞬态发热及随后的对流冷却进行建模非常重要,可确定一系列类似制动器接合之间的最小间隔。如果冷却不足,刹车盘过热,会导致刹车失灵。 此模型在三维模式下使用“传热”接口,模拟刹车盘旋转越来越慢时的瞬态发热、散热和传热。大约在 2/3 的制动器接合时间后达到最高温度。结果表明,类似制动器接合之间的冷却时间需要在 100 秒范围内才能实现充分冷却。 扩展阅读

平板热管

热管广泛用于需要实现高效冷却的应用,例如在微电子系统、计算机内部以及航天工业的大型冷却装置中。它结合了热传导和相变的原理,在冷侧与热侧之间实现极其高效的传热。 该模型展示用于对平板热管传热机制进行建模的基本设置,包括固体传热、流体传热和多孔介质传热以及蒸汽芯中的层流。蒸汽芯中的流动是由蒸发器侧与冷凝器侧之间的饱和压力差引起的。由于潜热释放,诱导的质量流导致热源/热沉项。 这种方法也可用于其他热管构型。该模型可以分析不同几何参数和工作条件的影响,但不能预测热管的工作极限。 扩展阅读

热电冷却器 中文

热电冷却器广泛用于从消费品到航天器设计等各种应用领域的电子冷却。热电冷却器利用的是珀尔帖效应,它们由夹在两块导热板中间的多个热电臂组成,一块导热板受冷,另一块受热。由于应用领域多种多样,热电冷却器有许多不同配置。 该 ... 扩展阅读

锡熔融前沿 中文

本例演示如何根据 Stefan 问题通过移动边界界面对相变进行建模。 一个方形腔中同时含有固态和液态锡,其左边界与右边界存在温差,流体部分和固体部分在两个单独的域中求解,这两个域共有同一个移动熔融前沿,模型根据 Stefan 能量平衡条件计算此边界随时间变化的位置。 在熔体中,由于存在温度梯度,自然对流应会引起溶体运动,该运动反过来影响前沿位移。 扩展阅读

马兰戈尼效应 中文

当界面(通常是液体-空气)的表面张力取决于物质浓度或温度分布时,会发生马兰戈尼对流,与温度相关的情况下,马兰戈尼效应也称为热毛细管对流。马兰戈尼效应在焊接、晶体生长和金属的电子束熔炼领域都非常重要。 由于材料通常是金属,且温度非常高,因此很难在这些系统中进行直接实验研究,一种可行的做法是用含环境温度透明液体的实验装置来代替真实系统。 此模型描述装有硅油的容器的二维稳态特性,其中热物理属性已知,研究的目的是计算通过马兰戈尼效应引起流动的温度场。 扩展阅读