基于proe的服務(wù)器機(jī)箱散熱分析

周凱楊

摘要：首先介紹了服務(wù)器機(jī)箱的主要發(fā)熱位置與基本情況，根據(jù)實(shí)際情況在三維仿真軟件內(nèi)進(jìn)行熱力學(xué)建模。通過設(shè)置相應(yīng)的發(fā)熱負(fù)載和相應(yīng)的散熱傳導(dǎo)和對(duì)流情況設(shè)置來進(jìn)行分析同時(shí)獲得結(jié)果為機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)箱 pro/e 熱力分析

1 概述

近年來，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)開始應(yīng)用于工程優(yōu)化設(shè)計(jì)中，并形成了專門研制工程優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。熱力學(xué)就是用來處理熱平衡系統(tǒng)的學(xué)科，它不能用來預(yù)測(cè)熱環(huán)境可變的系統(tǒng)。而一個(gè)平衡的熱系統(tǒng)，就被視為處于“穩(wěn)態(tài)”。而熱傳導(dǎo)學(xué)則被用來預(yù)測(cè)在特定條件下，熱環(huán)境發(fā)生變化的速率。物體不在熱平衡的環(huán)境中，這就被說成是處于“瞬態(tài)”。因此，當(dāng)物體突然受到環(huán)境中的溫度變化之前，物體是處于平衡溫度條件下的。然后又處于一個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)。多數(shù)的結(jié)構(gòu)問題僅牽涉零件或組件的穩(wěn)態(tài)熱傳，這種類型就是“穩(wěn)態(tài)熱力分析”。本文通過對(duì)機(jī)箱的發(fā)熱情況進(jìn)行分析為機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

2 服務(wù)器機(jī)箱建模

據(jù)機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求、風(fēng)道設(shè)計(jì)要求和防輻射設(shè)計(jì)要求我們先完成一個(gè)寬，高，深分別為75mm，400mm，390mm

的模型。通過簡(jiǎn)化如圖1。

3 熱力學(xué)環(huán)境的設(shè)定

在熱力學(xué)載荷分析時(shí)先確定相應(yīng)的材料物理屬性，選擇了STEEL（鋼）作為材料的特性質(zhì)量密度（Mass Density）為7.82*10-6 kg/mm^3熱擴(kuò)張系數(shù)（Coefficient of Thermal Expansion）為1.17*10-5，然后假設(shè)一個(gè)熱載荷（1.3Btu/h=1.3*0.252=0.3276kcal/h）來自太陽和地表，并傳遞到機(jī)箱表面。然后再模擬來自散熱器的熱輸入，規(guī)定一個(gè)溫度45℃。

熱量的擴(kuò)散可能主要是來自于散熱風(fēng)扇。所以我們施加對(duì)流條件，假設(shè)一個(gè)7.62km/h的空氣流通過此機(jī)箱，導(dǎo)致在機(jī)箱外壁表面生成一個(gè)強(qiáng)制對(duì)流條件。

4 熱力學(xué)分析

熱力分析分為：穩(wěn)態(tài)模式，即計(jì)算約束集和一個(gè)或多個(gè)熱載荷的穩(wěn)態(tài)溫度反應(yīng)。約束集可以包括一個(gè)或多個(gè)指定溫度和（或）對(duì)流的條件。瞬態(tài)模式，即在不同的時(shí)間狀態(tài)下，計(jì)算模型的溫度和熱流，以反映一個(gè)或更多任意熱載荷和約束集。必須指定至少一個(gè)載荷或一個(gè)約束集。我們分析穩(wěn)態(tài)情況。進(jìn)入熱力模塊使用仿真軟件的相應(yīng)的分析模塊，HEAT FLUX計(jì)算熱流。Plot指定多項(xiàng)式次方的最大值和最小值，二者的有效值是1-9，數(shù)值越大越精細(xì)。Polynomial order指定計(jì)算結(jié)果的網(wǎng)格密度值。有效值為2-10，數(shù)值越大越密。Limits于此輸入希望系統(tǒng)為這個(gè)分析所使用的收斂百分比值。有效值為1%-25%。此數(shù)定得越高，時(shí)間越久，為了節(jié)省時(shí)間，設(shè)1%Converge on第一個(gè)選項(xiàng)：系統(tǒng)會(huì)沿各元素邊緣和能量原則來計(jì)算溫度的收斂。第二個(gè)選項(xiàng)：系統(tǒng)會(huì)使用除溫度和本地能量之外的整體性原則來計(jì)算收斂，它是沿各元素邊緣和能量原則來計(jì)算溫度收斂的。第三個(gè)選項(xiàng)：系統(tǒng)使用一個(gè)或多個(gè)測(cè)量來決定溫度的收斂。再定義一個(gè)熱應(yīng)力，以結(jié)合熱力/結(jié)構(gòu)兩個(gè)靜態(tài)分析，首先回到structure模塊中。然后點(diǎn)擊插入，添加靜態(tài)分析的一個(gè)mec/t載荷。接著創(chuàng)建“mechanical/thermal”載荷集的結(jié)構(gòu)部分，加上前面兩個(gè)，這三個(gè)載荷將是分析時(shí)要參照跨熱力和結(jié)構(gòu)的載荷集。運(yùn)行分析后我們得到圖2的結(jié)果。

5 結(jié)論

本文通過對(duì)機(jī)箱的Pro/mechanica環(huán)境進(jìn)行建模與分析?？梢郧宄目吹綑C(jī)箱內(nèi)的的發(fā)熱點(diǎn)和相應(yīng)的溫度穩(wěn)態(tài)分布。為我們對(duì)機(jī)箱散熱的情況有較為直觀的了解。為后期機(jī)箱散熱設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的參考。

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