Расчет охлаждения микросхемы радиатором

[rad2 0]

Здравствуйте !

Пытаюсь искать новые области применения для программы ELCUT. В частности, попытался рассчитать максимальную температуры микросхемы, охлаждаемой радиатором из алюминия.

Поскольку в ELCUT нет расчета гидродинамики, то коэффициенты теплопередачи за счет свободной конвекции рассчитывал по критериальным уравнениям, через число Рэлея.

В силу относительно невысоких температур 30-40°С и небольших размеров радиатора я получаю небольшие числа Рэлея, ниже критического значения 1700

Получается, что в этом случае свободная конвекция будет отсутствовать и теплопередача будет происходить за счет теплопроводности воздуха и радиации от поверхностей радиатора и платы.

Я реализовал такую модель (см. прикрепленные рисунки)

Как Вы считаете, это верно ?

[ANT0N1DZE 178]

Картинка выглядит так, будто радиатор находится в невесомости. 

[rad2 0]

55 минут назад, ANT0N1DZE сказал:

Картинка выглядит так, будто радиатор находится в невесомости. 

А какое отношение это имеет к теплообмену ?

[karachun 2 038]

1 час назад, rad2 сказал:

Как Вы считаете, это верно ?

Боюсь есть только один способ это проверить, ну два - расчет в CFD пакете или сравнение результатов с известным экспериментом близким к решаемой задаче.
например посчитать теплообмен для цилиндра малого диаметра в закрытой коробке.
 

Вообще раз у вас уже есть число Рэлея то можно было бы сразу посчитать коэффициенты теплоотдачи по критериальным зависимостям и задать коэффициент теплоотдачи вместо воздуха.

Изменено 21 июля 2022 пользователем karachun

[rad2 0]

5 минут назад, karachun сказал:

Вообще раз у вас уже есть число Рэлея то можно было бы сразу посчитать коэффициенты теплоотдачи по критериальным зависимостям и задать коэффициент теплоотдачи вместо воздуха.

В том-то и дело, что критериальные зависимости (например, для гориз поверхности прикрепил) работают для более высоких значений числа Рэлея. 

Эксперимент недоступен. ANSYS надо долго осваивать, кроме того я привык к лицензионному софту

Вроде конвекция должна отсутствовать.

[karachun 2 038]

23 минуты назад, rad2 сказал:

Эксперимент недоступен.

Я же не говорю что вы должны свой радиатор вырезать в металле и испытывать. Поищите по сети статьи по радиаторам похожих размеров и с примерно похожим перепадом температур. Что-то вроде "heat transfer of small heatsink" или "heat transfer of mini-heatsink". Я уверен что если копнуть то что-то похожее вы найдете. Или может и не радиатор а что-то другое, трубка малого диаметра, например. Деталь у которой число Рэлея тоже ниже критического - "heat transfer of low rayleigh number flow".
В общем найдите экспериментальные данные для схожих чисел Рэлея и замоделируйте у себя в ELCUT это эксперимент и посмотрите какая получается разница.

Изменено 21 июля 2022 пользователем karachun

[ANT0N1DZE 178]

43 минуты назад, rad2 сказал:

А какое отношение это имеет к теплообмену ?

Если совсем пренебречь конвекцией, то особо никакого.

А вообще вот, существуют рукопашные методики: https://cloud.mail.ru/public/Ltrm/RP9smg2cM

Изменено 21 июля 2022 пользователем ANT0N1DZE

[rad2 0]

Да, надо попытаться найти аналогичные работы.