Flotherm12.0 在瞬態計算中的應用
熱設計工作中大部分遇到的是穩態問題，電子設備的工作時間較長，系統到達穩定狀態，也存在很多瞬態傳熱過程，例如電池大倍率的充放，電子元器件發熱功耗隨時間的變化等，因為工作的時間短沒有到達平衡狀態，如果按照穩態來設計，熱設計難度增加，余量大，散熱成本高，如果采用瞬態分析設計，相應熱設計難度會降低很多，也有助于控制散熱成本。Flotherm軟件有瞬態仿真的功能，為我們的設計提供很好的理論依據。
在熱傳導過程中固體的內部溫度場需滿足熱傳導微分方程：

瞬態需要考慮時間項，方程求解過程中需要物體的比熱和密度，在穩態分析中可以不關心的材料比熱和密度在這里必須正確設置，Flotherm庫材料都已經設置好比熱和密度，對于自己輸入的材料一定不要忘了比熱和密度。瞬態計算是將一個時間劃分為幾個時間點，每一個時間都進行一次完整的穩態計算過程同時將計算結果作為下個時間點的初始值，在做瞬態計算之前先算一組穩態，確認模型是可以收斂的在進行瞬態計算，同時設置自動收斂，減少整體的計算時間。
以一個簡單的銅板熱源加風扇散熱器為例：瞬態工作的時間為20s,0s至5s熱源的發熱功耗為22.5W, 5s至20s熱源的發熱功耗為7.5W，整個過程中風扇的工作狀態保持不變，建好模型確認材料比熱和密度正確后，設置瞬態計算，第一步：設置發熱模塊的功耗變化

Multiplier vs Time設置一個乘數和時間的關系曲線，穩態設置為15W,對應的瞬態是穩態數值與乘數之積，0s至5s熱源的發熱功耗為22.5W對應的設置為0s至5s乘數為1.5, 5s至20s熱源的發熱功耗為7.5W對應的設置為5s至20s乘數為.5，如下圖
 

 

 

第二步：劃分時間步長,開始時間0s結束時間20s, 計算周期20s,0s至5s設置10個時間的，0.5記錄一次數據，5s至20s設置15時間點，1s記錄一次數據

第三步：檢查 模型無誤進行計算，查看計算結果
 

 

  

瞬態時間步的劃分和網格的劃分類似，會影響計算的精度，需要在變化大的時間段加密時間步，可以先大概跑一組，對于單個瞬態時間步內的溫度變化超過2℃的適當加密時間步，重新計算。瞬態計算的后處理和穩態一樣，唯一不同的是可以調用不同時間點的后處理。
本文簡單介紹瞬態計算中的一種，如需了解更多熱設計技術，仿真軟件使用，請關注熱設計網的2018秋季《電子產品熱設計培訓》班！

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