隨著公司不斷追求創(chuàng)新，熱設(shè)計要求近年來變得更加嚴格。這些工程師在更小的設(shè)計中面臨著不斷增加的熱密度，在許多情況下是“無風扇”結(jié)構(gòu)。電路板上的組件更密集，在許多情況下會產(chǎn)生更多熱量。這推動了熱流體分析軟件在市場上的應(yīng)用，并且隨著產(chǎn)品設(shè)計周期的不斷縮短，CFD 軟件已成為解決當今熱設(shè)計挑戰(zhàn)的必要工具。scSTREAM和 HeatDesigner 等產(chǎn)品可以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，從而可以在原型設(shè)計和測試之前更改材料或軟件內(nèi)的組件布局，并模擬加熱組件的溫度和熱效應(yīng)。通過熱分析可以得出的另一個有價值的見解是，您可以測量難以到達的區(qū)域的溫度，還可以可視化實驗中難以測到的氣流，并且可以輕松共享結(jié)果與您的設(shè)計工程師或客戶同行。然而，在軟件的實際使用方面還有更多的問題需要解決。例如，用戶無法利用其產(chǎn)品的溫度分布結(jié)果來有效地改進他們的設(shè)計，而分析工具的作用僅限于檢查組件是否符合規(guī)格。無法利用其產(chǎn)品的溫度分布結(jié)果來有效地改進他們的設(shè)計。

       HeatPathView 是為早在Cradle CFD版本10的時候開發(fā)的，作為一個可視化實用程序，用于顯示來自scSTREAM和HeatDesigner的分析結(jié)果。HeatPathView 使用戶能夠在組件級別管理散熱。它是一種非常實用，指導(dǎo)設(shè)計，解決散熱問題的工具，可以以直觀的圖形格式搜索和了解熱平衡和熱路徑。

圖1. 電路板溫度分布及散熱示意圖

        HeatPathView 主要有三個特點。我想通過一個 LED 燈泡分析示例來介紹這些功能。首先，[零件溫度]選項卡顯示每個組件的最高和平均溫度、發(fā)熱量和材料名稱的列表。在這里，您可以檢查感興趣的組件是否滿足其溫度裕度，或者是否有任何組件具有意外高溫。此外，您可以獲得每瓦溫升和發(fā)熱量密度，這可以幫助您比較不同發(fā)熱量的組件的散熱能力。接下來，在 [熱量平衡] 選項卡中，您可以看到有多少熱量從感興趣的組件散出去，以及哪些組件接收到了散出去的熱量。相反，我們可以看到哪些組件正在向我們感興趣的組件散熱。圖 2 顯示了散熱器的散熱和接收平衡。

圖 2. 散熱器散熱/受熱平衡

       以看到它從鋁板上接收熱量，其中 50% 的熱量通過對流散失到空氣中，25% 通過傳導(dǎo)散失到側(cè)蓋，另外 20% 通過輻射散失。了解散熱平衡有助于我們制定針對具體情況的有效熱管理指南。從測量中很難知道“三種基本傳熱形式”中的哪一種，即傳導(dǎo)、對流和輻射，負責散熱。這是一種真正獨特的分析輸出。

圖 3. LED 器件的熱路徑

       最后，有 [加熱路徑] 選項卡。在 [Heat path] 選項卡中，您可以查看感興趣組件的散熱路徑。圖 3 顯示了 LED 器件的主要熱路徑。您可以看到熱量從 LED 器件傳遞到空氣中，通過電路板，然后通過散熱器。因為熱設(shè)計和熱管理的基礎(chǔ)知識告訴我們要減少熱路徑中的熱阻，所以我們決定不僅顯示沿熱路徑的組件溫度，而且還顯示組件之間的熱值。這使我們能夠輕松判斷熱路徑對策的哪一部分是有效的。除了主熱路外，您還可以通過切換滑動條來探索次熱路或第三熱路，并選擇一個熱路或其中的一部分是瓶頸。對于那些產(chǎn)生熱量的組件，重要的是要像這樣了解熱路徑的瓶頸。另一方面，對于那些不產(chǎn)生熱量且易受熱影響的組件，了解熱接收路徑很重要。在 HeatPathView 中，顯示可以很容易地在散熱和受熱路徑之間切換，對于那些組件，檢查它們的受熱路徑可以幫助我們找到一個位置來提供關(guān)閉熱接收的對策。