課程大綱

一、基礎理論與熱設計原則

電子散熱基礎

熱傳遞三模式：傳導（PCB導熱率設置）、對流（自然/強迫風冷）、輻射（表面發射率與DO模型）。
熱阻網絡分析：接觸熱阻（如芯片與散熱器）、材料熱阻（金屬/復合材料選擇）。
冷卻方式選擇：自然對流（Boussinesq近似）、強迫風冷（風扇PQ曲線）、液冷（微通道流道設計）。

 

流體力學核心概念

湍流模型：零方程（快速收斂）、k-ε（高精度）、大渦模擬（瞬態分析）。
邊界層處理：Y+控制、壁面函數（增強壁面處理）。

 

二、前處理與建模技術

幾何處理與簡化

CAD修復：刪除非關鍵特征（螺釘/倒角）、中面抽取（薄壁機箱）、對稱簡化（1/4模型）。
特殊對象建模：

機柜外殼：Cabinet與Opening定義氣流通道。
風扇與格柵：Grille對象局部阻力系數設置。

 

 

網格劃分策略

網格類型：六面體（流道區域）、四面體（復雜元件）、非連續網格（局部加密）。
質量控制：雅可比系數（<0.7）、膨脹層（邊界層網格）、曲率自適應加密。

 

三、求解設置與多物理場耦合

邊界條件與求解器

熱源定義：功率密度（W/m3）、瞬態熱源（時間步長設置）。
流動模型：自然對流（環境壓力設置）、強迫對流（風扇曲線導入）。
輻射模型：離散坐標法（DO模型）與表面發射率校準。

 

流-固耦合與優化設計

共軛傳熱（CHT）：機柜外殼與內部氣流溫度場耦合。
參數化優化：散熱器肋片間距/厚度敏感性分析。

 

四、后處理與行業案例

結果分析與可視化

溫度/流場云圖：峰值溫度定位、死區氣流識別。
關鍵參數提取：熱阻計算、Nusselt數（對流效率評估）。

 

行業案例庫

數據中心機柜：串并聯風道設計（避免熱回流）。
電力電子設備：強迫風冷系統優化（風扇布局與壓降平衡）。
電池包散熱：微重力環境下通風換熱特性分析。

 

五、培訓形式與資源

授課方式：理論30% + 案例實操70%（提供機柜風冷、液冷模型文件）。
適用對象：熱設計工程師、CAE分析師、結構設計師