無論是飛機(jī)、列車、汽車等復(fù)雜的大系統(tǒng)，還是機(jī)房、機(jī)柜、電路板、芯片等相對簡單的小系統(tǒng)，溫度都是影響其性能和可靠性的重要因素。但是影響溫度的因素，因應(yīng)用環(huán)境等的不同而顯著不同，所以，針對不同的應(yīng)用往往采用不同的專業(yè)工具來進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真和測試。

解決方案

典型的工程熱問題包括外太空的熱控、高溫輻射熱、高速氣動(dòng)熱、常溫流動(dòng)換熱、電子散熱等，這些一般都可以通過仿真來對比、驗(yàn)證熱設(shè)計(jì)方案，通過相關(guān)測試獲取熱參數(shù)或標(biāo)定熱模型。

外太空的熱控

衛(wèi)星、空間站等工作中外太空，攜帶的燃料、光電轉(zhuǎn)換得到的電能等都是寶貴的資源，所以往往借助Dymola多學(xué)科一維系統(tǒng)仿真工具，進(jìn)行整星的能量系統(tǒng)性能和控制進(jìn)行仿真。



外太空的特點(diǎn)是軌道和姿態(tài)的影響大、低溫環(huán)境、對流弱。針對這些特性，Thermica可方便地設(shè)置太陽系內(nèi)的各種衛(wèi)星軌道，支持部件機(jī)動(dòng)、多航天器相互指向等復(fù)雜姿態(tài)，基于光線追蹤法并行計(jì)算幾何角系數(shù)、軌道外熱流以及熱輻射等，Thermisol基于節(jié)點(diǎn)熱阻網(wǎng)絡(luò)分析整體的溫度場在軌道不同位置的熱狀態(tài)。

高溫輻射熱仿真

不僅低溫環(huán)境下存在強(qiáng)烈的熱輻射，常溫環(huán)境下高溫部件也會(huì)有強(qiáng)烈的熱輻射，比如火箭或飛機(jī)等的尾噴管會(huì)對其附近的設(shè)備等產(chǎn)生高溫?zé)彷椛浼訜?，汽車的渦輪增壓器和排氣管也會(huì)對發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)和底盤的線束、管路產(chǎn)生熱輻射加熱。Taitherm能夠快速分析并直觀展示熱輻射狀況，直接與常用CFD仿真工具耦合進(jìn)行熱-流仿真，獲得長時(shí)間的瞬態(tài)熱狀況，用于發(fā)現(xiàn)潛在的熱害、設(shè)計(jì)合理的熱防護(hù)方案。

高速氣動(dòng)熱仿真

對于返回艙、火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)等而言，因?yàn)槠涓咚龠\(yùn)動(dòng)于大氣中，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的氣動(dòng)熱效應(yīng)，不僅涉及到熱，還與高速的空氣流動(dòng)密不可分。FloEFD能夠根據(jù)幾何外形的曲率和壓力梯度等自動(dòng)細(xì)化網(wǎng)格，并采用了先進(jìn)的湍流修正模型和雙層壁面函數(shù)，能夠準(zhǔn)確地分析高速氣動(dòng)的熱狀況。

常溫流動(dòng)與熱仿真



電機(jī)、燈、電池、泵、閥門等的仿真，難度則在于復(fù)雜幾何的準(zhǔn)確模擬與高效簡化。FloEFD直接嵌入到Catia等主流CAD軟件中，能夠自動(dòng)識(shí)別流體域與固體域、自動(dòng)劃分笛卡爾網(wǎng)格，能夠?qū)@些幾何形狀復(fù)雜的產(chǎn)品的流動(dòng)與熱狀況進(jìn)行高效仿真與參數(shù)化分析。



電子散熱仿真



芯片、電路板、功率模塊、機(jī)箱機(jī)柜等設(shè)計(jì)往往出自于電氣工程師之手，對機(jī)械工程師熟知的熱問題并不很擅長，但熱卻是電子設(shè)備可靠性的主要影響因素。因此Flotherm通過直接導(dǎo)入EDA和CAD模型，能夠高效建立電子設(shè)備的熱模型進(jìn)行分析，輔助芯片布局和風(fēng)扇選型等。

功率電子熱測試



功率電子芯片、LED等封裝與散熱方案的好壞、故障的無損檢測與分析、功率循環(huán)壽命測試也是電子行業(yè)重要的熱問題。T3ster基于電學(xué)方法，通過測試芯片的電壓直接能夠測得結(jié)溫，并推導(dǎo)出熱結(jié)構(gòu)函數(shù)完美解決上述問題。

總結(jié)

隨著導(dǎo)彈、列車等的速度越來越高，飛機(jī)、汽車等的電力驅(qū)動(dòng)比例越來越高，熱問題越來越突出。
各行各業(yè)都有各自獨(dú)特的熱問題。
不同的熱問題往往各有獨(dú)特的仿真和測試思路能夠高效解決。