Простое моделирование радиатора для использования с печатной платой

[ttt1 2]

Здравствуйте!

Стоит задача: смоделировать, какая будет максимальная температура светодиодного модуля размером 1,6х38х38 из алюминиевой подложки, который размещен на алюминиевом радиаторе, где все это находится в воздухе. Светодиодный модуль мощностью 18.3 Вт с КПД 40%. В качестве радиатора алюминиевый параллелепипед 35х50х50. Начальная температура 40 °С. 

Теперь необходимо выставить параметры в Solidworks Flow Simulation.

1) Wizard

Analysis type External. Consider closed cavities: обе галочки.

Physical Features: Heat conduction in solids и Radiation.

Radiation - Discrete Transfer. Температура окружающей среды 313 °К.

Fluids - Air

Solids - Alumиний

Wall conditions - Blackbody wall, 0 micrometer.

2) Источник тепла - чип 10,98 Вт.

3) Инженерная задача - измерение максимальной температуры чипа

Insert - Volume Goals - Температура (Solid) - Max и UfCC. 

 

В результате я получаю 378 °К или 105 °С. Что думаю, слишком завышено. Что я делаю не так или как это можно улучшить?

 

https://cloud.mail.ru/public/27GJ/4KSwmXgwj

[piden 2 874]

13 minutes ago, ttt1 said:

Что я делаю не так

gravity?

 

Сам проект не могу открыть, нет солида.

[ttt1 2]

14 минуты назад, piden сказал:

gravity?

 

Сейчас протестировал, без гравитации 387 °К, с гравитацией 365 °К.

 

Но все равно много

[karachun 2 038]

39 минут назад, ttt1 сказал:

Но все равно много

Помельчите сетку, от сетки все беды и в любой непонятной ситуации уменьшайте размер элементов.

[piden 2 874]

52 minutes ago, ttt1 said:

с гравитацией 365 °К.

Ну вот, 92 С, что при 40 С окружающей среды и радиаторе, представляющим из себя просто кубик алюминия, вполне реалистично.

 

Нашел ноут с СВ, который оказался почти той же версии (2014), замоделил с измененной сеткой и размером домена. Получил ~91 С.

 

 

 

37 minutes ago, karachun said:

и в любой непонятной ситуации уменьшайте размер элементов.

В cfd с таким советом можно залететь) Не только на машинное время, но и на еще более странные результаты)

[ttt1 2]

То есть вы думаете в реальности такие значения примерно и будут? 

А как сетку изменить?

[piden 2 874]

5 minutes ago, ttt1 said:

А как сетку изменить?

В туториале есть упражнение по настройке сетки. А туториал - pdfник где-то в папке установленной SWFlowSimulation. Найдется поиском.

6 minutes ago, ttt1 said:

То есть вы думаете в реальности такие значения примерно и будут?

Пока не вижу причин не доверять результатам. А считать в другом коде сейчас лень.

[ttt1 2]

И гравитация на самом деле будет по X

2 минуты назад, piden сказал:

В туториале есть упражнение по настройке сетки

Да я по нему и учился. Я понимаю как изменить сетку в Wizard но не до конца понимаю, когда уже в нем нажал ок. Кажется это Calculating Control Options - Refinemet - Global Domain

[karachun 2 038]

46 минут назад, piden сказал:

но и на еще более странные результаты)

Но если бы я в своей задаче не мельчил сетку то все выглядело бы ОК и получилось бы что я не учел важную физическую модель.

Но в общем - да, мельчить тоже надо с умом.

[piden 2 874]

12 minutes ago, ttt1 said:

И гравитация на самом деле будет по X

Для данной геометрии направление гравитации особо ничего не изменит. Но вообще такие условия лучше озвучивать заранее.

[MotorManiac 130]

8 часов назад, ttt1 сказал:

Radiation.

Wall conditions - Blackbody wall, 0 micrometer.

Вот это тут совершенно не нужно. Радиационный тепловой поток тут роли не сыграет. К тому же степень черноты алюминия далеко не 1

Изменено 6 марта 2020 пользователем MotorManiac

[ttt1 2]

В 06.03.2020 в 21:59, MotorManiac сказал:

К тому же степень черноты алюминия далеко не 1

А что по вашему необходимо было указать?

[MotorManiac 130]

2 минуты назад, ttt1 сказал:

А что по вашему необходимо было указать?

Посмотрите по справочникам степень черноты алюминия, в зависимости от поверхности в среднем 0.1. Можно было вообще рад. тепловой поток не считать, посмотрите тепловой баланс.

[ttt1 2]

6 часов назад, MotorManiac сказал:

посмотрите тепловой баланс

Как его смотреть и что это даст?

 

Решил изменить модель. Теперь светодиодный модуль это подложка, на которой установлены светодиоды (как в реальности, а не как в моей первой начальной модели). Мощности оставил прежние. В итоге, что получил:

1) Модель, где не указывается Radiation - 176 °С

2) Модель, где указал R. алюминия - 163 °С

3) Модель, где указал R. и сделал перьевой радиатор 104 °С.

 

Думаю, это еще больше приближено к реальности. 

Архив, вдруг кому будет интересно.

https://cloud.mail.ru/public/4Dex/3PwfGzW9L

[MotorManiac 130]

1 час назад, ttt1 сказал:

Теперь светодиодный модуль это подложка,

Лучше расположите его так, что бы разность плотностей воздуха индуцировала скорость в межреберном пространстве. Т.е. что бы вектор гравитации совпадал с осью Y.  Если это возможно конечно, исходя из условий эксплуатации.

[elnino 15]

39 минут назад, MotorManiac сказал:

Лучше расположите его так, что бы разность плотностей воздуха индуцировала скорость в межреберном пространстве. Т.е. что бы вектор гравитации совпадал с осью Y.  Если это возможно конечно, исходя из условий эксплуатации.

Если по простому, речь про тягу?

А без галочки гравитация, тяга не будет работать в солиде?

[karachun 2 038]

Отвечу за @MotorManiac. Речь о том чтобы воздух бежал вдоль ребер - так эффективнее всего. Да, тяга (естественная конвекция) работает из-за гравитации и разности плотностей теплой и холодной жидкости. Например на МКС ноутбук с пассивным охлаждением будет сильно греться - естественная конвекция в невесомости не работает.

Плавучесть от разности плотностей тоже нужно задавать специально, скорее всего в солиде для этого есть специальная галочка.

[MotorManiac 130]

2 часа назад, elnino сказал:

Если по простому, речь про тягу?

Если принудительного охлаждения нету, то почему бы не использовать этот эффект.

 

2 часа назад, elnino сказал:

А без галочки гравитация, тяга не будет работать в солиде?

нет

[ttt1 2]

15 часов назад, MotorManiac сказал:

Лучше расположите его так

Вставил радиатор, который на самом деле будет стоять. Еще более точнее посчитал мощность, которая там должна выделяться. И поставил вектора гравитации как на картинке, так как радиатор будет под 15 градусов. Получил температуру 89 °С. Если окружающая температура 40 °С.

 

Разве что не понимаю, почему изначально solidworks ставит вектор гравитации с минусом...

 

Ну как?

 

Я вот только моделирую будто он в воздухе. Интересно насколько температура измениться, если сделать корпус, куда радиатор будет вставляться. И насколько изменится, если сделать подложку более реальную, так как она состоит из тонкого слоя меди, потом тонкий слой диэлектрика, потом уже алюминий. 

Изменено 11 марта 2020 пользователем ttt1

[ttt1 2]

Поставил гравитацию вдоль перьев, будто он вертикально стоит, температура упала на один градус. 

Изменено 11 марта 2020 пользователем ttt1