 |
خنک کننده همرفت اجباری یک محفظه با فن و توری
معرفی
این مطالعه رفتار حرارتی یک منبع تغذیه کامپیوتر (PSU) را شبیه‌سازی می‌کند. چنین محفظه‌های الکترونیکی معمولاً شامل دستگاه‌های خنک‌کننده هستند تا از آسیب دیدن قطعات الکترونیکی در اثر دمای بیش از حد بالا جلوگیری شود. در این برنامه، یک فن استخراج و یک توری سوراخ دار جریان هوا را در محفظه برای خنک کردن اجزای داخلی ایجاد می کند.
هوای استخراج شده از محفظه مربوط به فشار استاتیکی (تفاوت فشار بین بیرون و داخل) است، اطلاعاتی که عموماً توسط سازندگان فن به عنوان منحنی نشان دهنده سرعت سیال به عنوان تابعی از اختلاف فشار ارائه می شود.
همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ، هندسه نسبتاً پیچیده است و برای حل کردن به یک شبکه ظریف نیاز دارد. این منجر به هزینه های محاسباتی زیادی از نظر زمان و حافظه می شود.
شکل 1: هندسه کامل مدل.
تعریف مدل
شکل 1 هندسه PSU را نشان می دهد. از یک محفظه سوراخ شده 14 سانتی متر در 15 سانتی متر در 8.6 سانتی متر تشکیل شده است و از آلومینیوم 6063-T83 ساخته شده است. در داخل محفظه، تنها موانعی با طول مشخصه حداقل 5 میلی متر نشان داده شده است.
پایین جعبه نشان دهنده برد مدار چاپی (PCB) است. دارای هدایت حرارتی ناهمسانگرد 10، 10 و 0.36 W/(m·K) به ترتیب در امتداد محورهای x -، y – و z -. چگالی آن 430 کیلوگرم بر متر مکعب و ظرفیت گرمایی آن در فشار ثابت 1100 ژول/(kg·K) است. از آنجایی که رسانایی حرارتی در امتداد محور z نسبتاً کم است و PCB و دو طرف محفظه توسط یک لایه هوای نازک از هم جدا شده‌اند، نیازی به مدل‌سازی دیواره پایینی یا در نظر گرفتن سرمایش در این طرف‌ها نیست.
خازن ها توسط اجزای آلومینیومی تقریبی شده اند. پره های هیت سینک و محفظه از همان آلیاژ آلومینیوم ساخته شده اند. سلف ها عمدتا از هسته های فولادی و کویل های مسی تشکیل شده اند. ترانسفورماتورها از سه ماده مس، فولاد و پلاستیک ساخته شده اند. ترانزیستورها به عنوان اجزای دو دامنه ای مدل سازی می شوند: هسته ای ساخته شده از سیلیکون که در یک محفظه پلاستیکی نگهداری می شود. هسته با یک هیت سینک آلومینیومی در تماس است تا انتقال حرارت کارآمدتری را امکان پذیر کند. جریان هوا آشفته در نظر گرفته شده و با استفاده از مدل تلاطم جبری yPlus مدل سازی شده است.
PSU شبیه سازی شده حداکثر 230 وات مصرف می کند. اجزاء گروه بندی شده و به منابع گرمای مختلف مطابق جدول 1 اختصاص داده شده اند . اتلاف حرارت کلی 41 وات است که حدود 82 درصد راندمان است.
اجزاء | نرخ گرمای تلف شده (W) |
هسته های ترانزیستور | 25 |
کویل ترانسفورماتور بزرگ | 5 |
کویل ترانسفورماتور کوچک | 3 |
سلف ها | 2 |
خازن های بزرگ | 2 |
خازن های متوسط | 3 |
خازن های کوچک | 1 |
دمای هوای ورودی روی 30 درجه سانتیگراد تنظیم شده است زیرا قرار است از کیس کامپیوتری که هوا قبلاً اجزای دیگر را در آن خنک کرده است باشد. مرز ورودی با شرایط مرزی مشبک پیکربندی شده است . این فشار باید افت سر ناشی از ورود هوا به داخل محفظه را توصیف کند. توری ضریب افت سر k با چند جمله ای مرتبه ششم زیر نشان داده می شود ( مرجع 1 ):
(1)
که α نسبت باز شدن مشبک است.
شکل 2: ضریب افت سر به عنوان تابعی از نسبت باز شدن.
افت سر، Δ P (Pa)، توسط داده می شود
که ρ چگالی (kg/m3 ) و V 0 نرخ جریان (m3 / s) است.
جعبه، PCB، سطوح سلف و پره های هیت سینک به عنوان لایه های رسانای نازک پیکربندی شده اند.
نتایج و بحث
جالب‌ترین جنبه این شبیه‌سازی این است که کدام اجزا در معرض گرمای بیش از حد هستند. شکل 3 به وضوح نشان می دهد که توزیع دما همگن نیست.
شکل 3: میدان های دما و سرعت سیال.
حداکثر دما حدود 70 درجه سانتیگراد است و در یکی از هسته های ترانزیستور قرار دارد. اجزای دورتر از ورودی هوا در معرض بالاترین دما هستند. اگرچه هسته های ترانزیستور نسبتاً داغ هستند، شکل 3 نشان می دهد که به طور قابل توجهی توسط هیت سینک های آلومینیومی خنک می شوند. برد مدار چاپی نیز با توزیع و تخلیه گرما تأثیر قابل توجهی دارد.
در سمت جریان، هوا از موانع جلوگیری می کند و تمایل دارد از فضای بالایی محفظه عبور کند. حداکثر سرعت حدود 2 متر بر ثانیه است.
شکل 4 افت سر ایجاد شده توسط موانعی که هوا در مسیر خود با آن مواجه می شود را نشان می دهد.
شکل 4: سطوح فشاری افت هد ایجاد شده توسط قطعات الکترونیکی را نشان می دهد.
همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است ، جریان سیال تحت تاثیر موانع قرار می گیرد و به تلفات سر موضعی تسلیم می شود.
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
برای مدل‌سازی پره‌های هیت سینک، دیوارهای محفظه و برد مدار اکیداً توصیه می‌شود از ویژگی لایه نازک استفاده کنید که کاملاً برای هندسه‌های نازک تطبیق داده شده است و تعداد درجات آزادی در مدل را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.
COMSOL Multiphysics یک شرط مرزی مفید برای مدل‌سازی رفتار فن فراهم می‌کند. شما فقط باید چند نقطه از یک منحنی فشار ساکن را برای پیکربندی این شرایط مرزی ارائه دهید. این داده ها در بیشتر مواقع توسط سازندگان فن ارائه می شود.
ارجاع
1. RD Blevins, Applied Fluid Dynamics Handbook, Van Nostrand Reinhold, 1984.
مسیر کتابخانه برنامه: ماژول_انتقال_گرما/پاور_الکترونیک_و_خنک_کننده_الکترونیک/خنک_کننده_محفظه_الکترونیک
دستورالعمل های مدل سازی
ریشه
فایل electronic_enclosure_cooling_geom.mph حاوی یک هندسه پارامتری و انتخاب های آماده شده برای مدل است. با بارگذاری این فایل شروع کنید.
کتابخانه های کاربردی
1 | از منوی File ، Application Libraries را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Application Libraries ، Heat Transfer Module>Power Electronics and Electronic Cooling>electronic_enclosure_cooling_geom را در درخت انتخاب کنید . |
3 |  روی Open کلیک کنید . |
ریشه
تعاریف جهانی
یک تابع تحلیلی برای نشان دادن بیان چند جمله ای ضریب افت سر تعریف کنید ( معادله 1 ). این ضریب تابعی از نسبت باز بودن مشبک است.
تحلیلی 1 (an1)
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Functions کلیک کنید و Global>Analytic را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تحلیل ، k_grille را در قسمت متن نام تابع تایپ کنید . |
3 | قسمت Definition را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، 12084*OR^6-42281*OR^5+60989*OR^4-46559*OR^3+19963*OR^2-4618.5*OR+462.89 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن Arguments ، OR را تایپ کنید . |
5 | قسمت Units را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بحث و جدل | واحد |
یا | 1 |
6 | در قسمت متن Function ، m^-4 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Plot Parameters را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بحث و جدل | حد پایین | حد بالا | واحد |
یا | 0 | 0.8 | 1 |
8 |  روی Plot کلیک کنید . |
مواد
در این قسمت مواد محفظه و اجزای آن را تعریف می کنید. انتخاب های آماده شده انتخاب دامنه ها و مرزهای مناسب را آسان تر می کند.
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Built-in>Air را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در درخت، Built-in>Acrylic plastic را انتخاب کنید . |
6 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
7 | در درخت، Built-in>Steel AISI 4340 را انتخاب کنید . |
8 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
9 | در درخت، Built-in>Aluminium را انتخاب کنید . |
10 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
11 | در درخت، Built-in>Copper را انتخاب کنید . |
12 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
13 | در درخت، Built-in>Silicon را انتخاب کنید . |
14 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
15 | در درخت، Built-in>Aluminium 6063-T83 را انتخاب کنید . |
16 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
17 | در درخت، Built-in>Copper را انتخاب کنید . |
18 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
19 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
آب (مت1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی Air (mat1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، هوا را انتخاب کنید . |
پلاستیک اکریلیک (mat2)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Acrylic plastic (mat2) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، پلاستیک را انتخاب کنید . |
فولاد AISI 4340 (mat3)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Steel AISI 4340 (mat3) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، قطعات فولادی را انتخاب کنید . |
آلومینیوم (mat4)
1 | در پنجره Model Builder ، روی آلومینیوم (mat4) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، خازن ها را انتخاب کنید . |
مس (mat5)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Copper (mat5) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، کویل های ترانسفورماتور را انتخاب کنید . |
سیلیکون (mat6)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Silicon (mat6) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست Selection ، Transistors Silicon Cores را انتخاب کنید . |
سینک حرارتی
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی Aluminum 6063-T83 (mat7) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، Heat Sink را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، Aluminium Boundaries را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Material Properties را پیدا کنید . در درخت Properties Material ، Geometric Properties>Shell>Thickness (lth) را انتخاب کنید . |
6 |  روی افزودن به مواد کلیک کنید . |
7 | برای جمع کردن قسمت Material Properties کلیک کنید . قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
ضخامت | lth | 2[mm] | متر | پوسته |
لایه های مس
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی Copper 1 (mat8) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، Copper layers را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | از لیست Selection ، Copper Layers را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Material Properties را پیدا کنید . در درخت Properties Material ، Geometric Properties>Shell>Thickness (lth) را انتخاب کنید . |
6 |  روی افزودن به مواد کلیک کنید . |
7 | برای جمع کردن قسمت Material Properties کلیک کنید . قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
ضخامت | lth | 2[mm] | متر | پوسته |
FR4 (برد مدار)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Materials کلیک راست کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، FR4 (برد مدار) را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، تخته مدار را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Material Properties را پیدا کنید . در درخت Properties Material ، Geometric Properties>Shell>Thickness (lth) را انتخاب کنید . |
6 |  روی افزودن به مواد کلیک کنید . |
7 | در درخت خواص مواد ، Basic Properties>Hat Capacity at Constant Pressure را انتخاب کنید . |
8 |  روی افزودن به مواد کلیک کنید . |
9 | در درخت خواص مواد ، Basic Properties>Density را انتخاب کنید . |
10 |  روی افزودن به مواد کلیک کنید . |
11 | در درخت خواص مواد ، Basic Properties>Thermal Conductivity را انتخاب کنید . |
12 |  روی افزودن به مواد کلیک کنید . |
13 | برای جمع کردن قسمت Material Properties کلیک کنید . قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
ضخامت | lth | 2[mm] | متر | پوسته |
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت | Cp | 1369 [J/(kg*K)] | J/(kg·K) | پایه ای |
تراکم | rho | 1900 [kg/m^3] | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
14 | روی ردیف هدایت حرارتی کلیک راست کرده و Edit را انتخاب کنید . |
15 | در کادر محاوره‌ای رسانایی حرارتی ، مورب را از لیست انتخاب کنید. |
16 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
10 | 0 | 0 |
0 | 10 | 0 |
0 | 0 | 0.3 |
17 | روی OK کلیک کنید . |
مراحل بعدی شرایط مرزی مدل را مشخص می کند.
تعاریف (COMP1)
ویژگی های محیط 1 (apr1)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Heat Transfer in Solids and Fluids (ht) را گسترش دهید . |
2 | روی Component 1 (comp1)>Definitions کلیک راست کرده و Shared Properties>Ambient Properties را انتخاب کنید . |
دمای محیط را برای استفاده در مقادیر اولیه رابط انتقال حرارت تنظیم کنید.
3 | در پنجره تنظیمات برای ویژگی های محیط ، بخش شرایط محیط را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن T amb ، 30[degC] را تایپ کنید . |
انتقال حرارت در جامدات و سیالات (HT)
مایع 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Heat Transfer in Solids and Fluids (ht) روی Fluid 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Fluid ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، هوا را انتخاب کنید . |
مقادیر اولیه 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی مقادیر اولیه 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه ، قسمت مقادیر اولیه را پیدا کنید . |
3 | از لیست T ، دمای محیط (ampr1) را انتخاب کنید . |
اکنون، میزان حرارت تولید شده توسط اجزای مختلف را تعریف کنید. جدول 1 مقادیر انتخاب شده برای هر نوع جزء را خلاصه می کند.
منبع حرارت 1: ترانزیستورها
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و منبع حرارت را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات منبع حرارت ، منبع حرارت 1: ترانزیستورها را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . از لیست Selection ، Transistors Silicon Cores را انتخاب کنید . |
4 | قسمت منبع حرارت را پیدا کنید . از لیست منبع گرما ، نرخ گرما را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی P 0 عدد 25 را تایپ کنید . |
منبع حرارت 2: کویل ترانسفورماتور بزرگ
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و منبع حرارت را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات منبع حرارت ، منبع حرارت 2: سیم پیچ بزرگ ترانسفورماتور را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، سیم پیچ بزرگ ترانسفورماتور را انتخاب کنید . |
4 | قسمت منبع حرارت را پیدا کنید . از لیست منبع گرما ، نرخ گرما را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی P 0 ، 5 را تایپ کنید . |
منبع حرارت 3: کویل های ترانسفورماتور کوچک
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و منبع حرارت را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منبع گرما ، منبع حرارت 3: سیم پیچ ترانسفورماتور کوچک را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت منبع حرارت را پیدا کنید . از لیست منبع گرما ، نرخ گرما را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی P 0 ، 3 را تایپ کنید . |
5 | قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، سیم پیچ ترانسفورماتور کوچک را انتخاب کنید . |
منبع حرارت 4: سلف
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و منبع حرارت را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منبع گرما ، منبع حرارت 4: سلف را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، Inductors را انتخاب کنید . |
4 | قسمت منبع حرارت را پیدا کنید . از لیست منبع گرما ، نرخ گرما را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی P 0 ، 2 را تایپ کنید . |
منبع حرارت 5: خازن های بزرگ
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و منبع حرارت را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منبع گرما ، منبع حرارت 5: خازن های بزرگ را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، خازن های بزرگ را انتخاب کنید . |
4 | قسمت منبع حرارت را پیدا کنید . از لیست منبع گرما ، نرخ گرما را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی P 0 ، 2 را تایپ کنید . |
منبع حرارت 6: خازن های متوسط
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و منبع حرارت را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات منبع حرارت ، منبع حرارت 6: خازن‌های متوسط را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، خازن های متوسط را انتخاب کنید . |
4 | قسمت منبع حرارت را پیدا کنید . از لیست منبع گرما ، نرخ گرما را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی P 0 ، 3 را تایپ کنید . |
منبع حرارت 7: خازن های کوچک
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و منبع حرارت را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات منبع حرارت ، منبع حرارت 7: خازن‌های کوچک را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، خازن های کوچک را انتخاب کنید . |
4 | قسمت منبع حرارت را پیدا کنید . از لیست منبع گرما ، نرخ گرما را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی P 0 ، 1 را تایپ کنید . |
جریان 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Inflow را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جریان ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Grille را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Upstream Properties را پیدا کنید . از لیست T ustr ، دمای محیط (ampr1) را انتخاب کنید . |
لایه نازک 1
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Boundaries کلیک کنید و لایه نازک را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای لایه نازک ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست Selection ، Conductive Layers را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Layer Model را پیدا کنید . از لیست نوع لایه ، تقریب حرارتی نازک را انتخاب کنید . |
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Outflow را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات خروجی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، فن را انتخاب کنید . |
جریان آشفته، جبری YPLUS (SPF)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Turbulent Flow, Algebraic yPlus (spf) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جریان آشفته ، جبری yPlus ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، هوا را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Turbulence را پیدا کنید . از لیست درمان دیوار ، Low Re را انتخاب کنید . |
باله های نازک سینک حرارتی با مرزهای داخلی در هندسه نشان داده می شوند. شرایط دیوار داخلی برای جلوگیری از جریان سیال از این مرزها استفاده می شود.
دیوار داخلی 1
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Boundaries کلیک کنید و دیوار داخلی را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای دیوار داخلی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Fins را انتخاب کنید . |
فن 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Fan را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فن ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، فن را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Flow Direction را پیدا کنید . از لیست جهت جریان ، خروجی را انتخاب کنید . |
پنجره Graphics یک فلش نشان می دهد که جهت جریان از طریق فن را نشان می دهد. با شکل زیر مقایسه کنید.
در اینجا، شرط فن با بارگذاری یک فایل داده برای منحنی فشار استاتیک تنظیم می شود.
5 | قسمت Parameters را پیدا کنید . از لیست شرایط جریان ، منحنی فشار ساکن ، داده را انتخاب کنید . |
6 | قسمت Static Pressure Curve Data را پیدا کنید .  روی Load from File کلیک کنید . |
7 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل electronic_enclosure_cooling_fan_curve.txt دوبار کلیک کنید . |
8 | بخش درون یابی منحنی فشار ساکن را پیدا کنید . از لیست نوع تابع درون یابی ، Piecwise cubic را انتخاب کنید . |
فن اگزوز که قبلاً تعریف شده بود، هوای ورودی را از مشبک مخالف خارج می کند. برای ایجاد شرایط مرزی مربوطه اقدام کنید.
توری 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Grille را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مشبک ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Grille را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن qlc ، k_grille(OR)*nitf1.rho/2 را تایپ کنید . |
مقادیر اولیه 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی مقادیر اولیه 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه ، قسمت مقادیر اولیه را پیدا کنید . |
3 | بردار u را به صورت مشخص کنید |
-1 | ایکس |
مش 1
حالا قسمت مش بندی را پیکربندی کنید. با گسسته کردن سطوح اجزای کلیدی شروع کنید. آنها مش چهاروجهی کل دامنه را هدایت می کنند. لایه های مرزی در دیوارها در انتها اضافه می شوند.
نقشه برداری 1
در نوار ابزار Mesh ، روی 
Boundary کلیک کنید و Mapped را انتخاب کنید .
Boundary کلیک کنید و Mapped را انتخاب کنید .اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از لیست از پیش تعریف شده ، درشت را انتخاب کنید . |
نقشه برداری 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Mapped 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Mapped ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Wire Group Surface را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش Reduce Element Skewness کلیک کنید . برای به دست آوردن یک مش معمولی، گزینه تنظیم موقعیت مش روی لبه ها در جهت جارو شده را انتخاب کنید. |
5 | تیک Adjust edge mesh را انتخاب کنید . |
سایز 1
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از لیست Predefined ، Finer را انتخاب کنید . |
4 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
5 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
6 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.5 را تایپ کنید . |
7 | کادر حداقل اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.4 را تایپ کنید . |
8 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
نقشه برداری 2
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Mapped را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Mapped ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست Selection ، Small Wire Surface را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Reduce Element Skewness را پیدا کنید . تیک Adjust edge mesh را انتخاب کنید . |
سایز 1
1 | روی Mapped 2 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از فهرست Calibrate for ، Fluid dynamics را انتخاب کنید . |
4 | از لیست از پیش تعریف شده ، Extra fine را انتخاب کنید . |
5 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
6 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
7 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.15 را تایپ کنید . |
8 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
مثلثی رایگان 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Free Triangular را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Triangular ، بخش Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست Selection ، Heat Exchange Surface را انتخاب کنید . |
سایز 1
1 | روی Free Triangular 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
4 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
5 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.5 را تایپ کنید . |
6 | کادر حداقل اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.4 را تایپ کنید . |
7 | کادر بررسی حداکثر نرخ رشد عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 1.05 را تایپ کنید . |
8 | تیک گزینه Curvature factor را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، 1 را تایپ کنید . |
9 | تیک گزینه Resolution of narrow regions را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، 1 را تایپ کنید . |
10 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
مثلثی رایگان 2
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Free Triangular را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Triangular ، بخش Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، ناحیه منحنی را انتخاب کنید . |
سایز 1
1 | روی Free Triangular 2 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از فهرست Calibrate for ، Fluid dynamics را انتخاب کنید . |
4 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
چهار وجهی رایگان 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Free Tetrahedral کلیک کنید .
Free Tetrahedral کلیک کنید .لایه های مرزی 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary Layers کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای لایه های مرزی ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، هوا را انتخاب کنید . |
5 | برای گسترش بخش تنظیمات گوشه کلیک کنید . از فهرست Handling of the sharp edges ، Trimming را انتخاب کنید . |
ویژگی های لایه مرزی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Boundary Layer Properties کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ویژگی های لایه مرزی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیوارها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت لایه ها را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of layers عدد 3 را تایپ کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مطالعه 1
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
روی محاسبه کلیک کنید .نتایج
دما (ht)
اولین نمودار پیش فرض فیلد دما را نشان می دهد. برای بازتولید نمودار دما و سرعت هوا در شکل 3 به صورت زیر عمل کنید.
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Temperature (ht) را گسترش دهید ، سپس روی Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
سطح 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Surface 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
دما (ht)
در پنجره Model Builder ، روی دما (ht) کلیک کنید .
ساده 1
1 | در نوار ابزار دما (ht) ، روی  Streamline کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Streamline ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Turbulent Flow، Algebraic yPlus>Velocity and Press>u,v,w – فیلد Velocity را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Selection را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، Grille را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست نوع ، لوله را انتخاب کنید . |
5 | زیربخش Point style را پیدا کنید . از لیست نوع ، پیکان را انتخاب کنید . |
بیان رنگ 1
1 | در نوار ابزار دما (ht) ، روی  Color Expression کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Color Expression ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Turbulent Flow, Algebraic yPlus>Velocity and Press>spf.U – Velocity magnitude – m/s را انتخاب کنید . |
3 | در نوار ابزار دما (ht) ، روی  Plot کلیک کنید . |
سرعت (spf)
سومین گروه نمودار پیش فرض، مشخصات سرعت هوا را در یک نمودار برش نشان می دهد.
فشار (SPF)
چهارمین گروه نمودار پیش فرض، میدان فشار را نشان می دهد.
وضوح دیوار (spf)
آخرین گروه نمودار پیش فرض، وضوح دیوار را در مرزهای مربوط به دامنه نشان می دهد.
