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範例:熱模擬
範例:穩態熱分析
下列範例示範如何使用「即時模擬」功能來研究熱負載對印刷電路板 (PCB) 的影響。
熱負載會套用至 PCB 上不同群組的積體電路。針對遮熱板、PCB 的其中一個轉角孔與遮熱板的散熱片定義了邊界條件。
1. 熱流負載 1-10,000 mW
2. 熱流負載 2-500 mW
3. 熱流負載 3-50 mW
4. 熱流負載 4-7500 mW
5. 熱流負載 5-150 mW
6. 邊界條件 1 - 將對流係數 0.01 mW/mm2 C 套用至環境溫度為 25 攝氏度的遮熱板
7. 邊界條件 2 - 將大小為 5 攝氏度的規定溫度套用至 PCB 的轉角孔
8. 邊界條件 3 - 將對流係數 0.01 mW/mm2 C 套用至環境溫度為 25 攝氏度的散熱器之散熱片
請注意,結果值會根據「模擬品質」(Simulation Quality) 的設定發生變化。在此範例中,「模擬品質」(Simulation Quality) 滑塊具有最大精度值 100%。
當您按一下 「模擬」(Simulate) 時,PCB 的溫度結果在圖形視窗上會顯示為模型的邊緣圖。在此範例中,最高溫度約為 199 攝氏度。
按一下 以檢視 PCB 上溫度最高和溫度最低的位置。在此範例中,「最大值」(Max Value) 是所選的彩現方法,並顯示了電路板下部曲面上的最大值。
1. 以藍色圓圈表示的最低溫度
2. 以紅色圓圈表示的最高溫度
您可以透過修改設計來降低模型的整體溫度。在下圖中,遮熱板散熱片的形狀已變更,且散熱片的高度也已獲得增加以改善散熱能力。
1. 修改後的散熱片形狀和遮熱板高度
按一下 「模擬」(Simulate) 以使用新設計執行熱模擬。結果現在接近 162 攝氏度。
範例:瞬態熱分析
對於與已修改散熱片相同的模型,您也可以執行瞬態熱研究,並檢視不同時間點的溫度結果。
按一下「即時模擬」(Live Simulation) > 「研究」(Study) 旁邊的箭頭,然後選取「瞬態模式」(Transient Mode) 核取方塊。按一下 「模擬」(Simulate) 以啟動瞬態熱模擬。變更的邊緣圖會在模擬執行時顯示出來。如果您要暫停模擬,請按一下 「暫停模擬」(Pause Simulation)
當模擬執行完成時,「暫停模擬」(Pause Simulation) 按鈕處於非使用中狀態,且螢幕底部狀態列中的訊息指示模擬研究執行已完成。結果與具有相同邊界條件、負載與幾何的穩態模擬研究的結果類似。模擬時間會指出執行所需的時間。
1. 瞬態熱研究的模擬時間
2. 最大溫度
3. 最內層散熱片上某點處的探針
根據已完成的執行,您可以建立探針,以在不同模擬時間結束時檢視模型上不同位置處的溫度值。執行下列步驟:
1. 按一下 「模擬探針」(Simulation Probe) 以開啟「模擬探針」(Simulation Probe) 對話方塊。
2. 在最內層散熱片上選取一點。
3. 「類型」(Type) 清單中選取「在點上」(On Point)
4. 按一下「儲存」(Save) 以儲存探針。
5. 按一下 來檢視當模擬結束時間值不同時該點處的溫度隨時間變更的圖像。
以不同的模擬結束時間值執行瞬態熱研究。下表顯示在設定了以 500 秒為增量的時間限制之後,已探測點上的溫度結果。
模擬結束時間
模擬時間結束時的溫度結果
散熱片上某點處的溫度圖表
500 秒
1000 秒
1500 秒
2000 秒
2500 秒
如圖所示,溫度結果會在 1500 秒後達到穩態,且與穩態熱研究的狀況大致相同。