COMSOL Multiphysics 学习小记2 电子芯片冷却

以你之姓@ 2023-02-16 01:55 10阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  全局定义
 *   *  Parameters (参数)
     *  Heat Sink (散热器)
 *  组件1
 *   *  定义
     *  几何
     *  材料
     *  固体和流体传热
     *  层流
     *  表面对表面辐射
     *  多物理场
     *  网格
 *  仿真测试
 *   *  仿真1
     *  仿真2
     *  仿真3
     *  仿真4
     *  仿真5
 *  参考文献

设计电力电子变换器的散热系统时需要进行热仿真，本文记录官方例程\[1\]的探索过程。  
\[1\]中提供了中文版的帮助手册，按照手册即可完成本示例的学习。  
\[1\]中5.5版本软件没有提供中文版模型，如果需要中文，可以使用5.4版本。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 全局定义 #

## Parameters (参数) ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## Heat Sink (散热器) ##

零件库中提供了几种常见的散热器，主要有直翅片和钉状翅片两大类，本例使用了直翅片的形式。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

# 组件1 #

## 定义 ##

这个示例中定义了如下的域和边界：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

*  Chip 发热芯片
 *  Chip/Heat Sink Interface 芯片与散热器的接触边界
 *  Air 空气域
 *  Inlet 气流流入
 *  Outlet 气流流出

## 几何 ##

本例主要包含3个几何结构，2个block分别是发热芯片和求解空间。还包含一个散热器，参数如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
可以模拟各类直翅片的散热器，参数的具体含义可以自己试，随便改一个数，然后点击“构建所有对象”就可以观察效果。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

## 材料 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
本例使用了以下材料：

*  Aluminum 铝制散热器
 *  silica glass 石英玻璃发热芯片
 *  Thermal grease 导热硅脂，对应边界号20  
    图标左上的红色三角表示有些材料被替代了。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

## 固体和流体传热 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
包括固体传热，流体传热，初始值，热绝缘，热源，热通量，空气流入，空气流出。

## 层流 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
包括流体属性，初始值，墙壁，输入的面，输出是的面。

## 表面对表面辐射 ##

![在这里插入图片描述][20200607162412768.png]  
包含漫反射，初始值。

## 多物理场 ##

包含非等温流动，表面对表面辐射传热。

## 网格 ##

选择了物理场控制网格

# 仿真测试 #

## 仿真1 ##

对应手册12页之前的内容。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]

## 仿真2 ##

对应手册15页之前的内容  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]

## 仿真3 ##

对应手册16页的内容  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]

## 仿真4 ##

对应21页之前  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]  
另外手册21页有个错误，中文和英文都有问题……  
![在这里插入图片描述][20200607201355596.png]

## 仿真5 ##

22页这里“添加到组件”没看懂  
![在这里插入图片描述][20200607201958924.png]  
这步仿真没有做完。这一步的结果可以直接参考示例模型。

# 参考文献 #

1.  [电子芯片冷却][Link 1]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200607151851779.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200607153010862.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020060715494351.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200607153920818.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doeW9yd2hudA==,size_16,color_FFFFFF,t_70
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[20200607201355596.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200607201355596.png
[20200607201958924.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200607201958924.png
[Link 1]: http://cn.comsol.com/model/electronic-chip-cooling-47721