看了想学系列 | 电力电器散热的快速设计方法

3年前浏览3510

需求描述

在电力电器的设计初期，即概念设计阶段，其结构一般是由设计工程师设计，但是设计工程师无法评估其结构的散热性能是否达标，只好交予CAE仿真工程师去评估，从而影响研发进程。另外，在概念设计阶段，无论是设计工程师、研发主管还是客户，都有可能提出多个设计方案。如何快速从多个方案中，先有依据地挑选出几个合理的方案，再进行详细的CAE仿真呢？假如可以，这将使研发人员在概念设计阶段，就能屏蔽不合理的方案，在产品性能验证之前发现问题，在设计周期的早期排除不良设计，从而降低研发成本、加速研发进度。

图1 电力电器示例

适用软件

推荐采用ANSYS Discovery Live软件进行散热的快速分析。

解决方案

利用Discovery Live软件，导入产品的CAD模型，无需划分网格，根据实际应用工况，加载热边界条件（环境温度、环境流动、材料热属性等）和输入发热量，即可快速实时分析，计算得到电力电器的温度分布情况，可以做到仿真时间比思考的时间还短，从而快速判断多个产品设计方案在额定工况下能否正常工作，从而排除不合理的方案。

分析结果

经过计算，用某电力电器中有个40W的发热器件，在器件上需要设计一个散热器。通过快速仿真，散热器翅片高度10mm时器件最高温度为93.99℃；翅片高度15mm时器件最高温度为83.92℃；翅片高度20mm时器件最高温度为76.83℃。三个方案从几何模型修改到得到仿真结果，总耗时不超过5分钟。如果需要优化这个散热器散热设计方案，可以结合不同材料或者翅片尺寸形状进行方案对比设计，快速得到合理可行的尺寸参数，因而在设计初期就能使产品设计基本上是合理的。