基于CFD数值计算的电子设备热设计分析

摘要

以高功率密度的有源滤波器产品热设计为例,快速建立数字化样机模型,运用CFD(ComputationalFluid Dynamics)数值仿真手段,分析不同布局下温度场、速度场各自利弊,通过对比电感横向和纵向布局,抽风或鼓风散热方式差异,定量分析IGBT模块的均温度,计算电感所在区域的速度场分布.在保证系统风阻符合风扇工作点稳定可靠的前提下,再对散热截面尺寸进行优化,解决IGBT模块局部过热的潜在风险.其次,将物理样机的热测试与热仿真数据进行对比,半导体器件壳温相对误差小于7％,绝对误差小于4.7℃,已满足工程应用要求.文章从产品热设计角度出发,运用数值建模及仿真可以快速甄别系统中过热风险点、风机工作点匹配合理,从而针对问题本身进行优化分析,提出切实可行的解决方案.