热设计实验报告..docx

大学 电子机械综合实验 课程实验报告实验名称 电子设备热设计综合实验 成 绩 机电工程 学院 ****** 班姓名 ****** 学号 ********** 同作者 **************** 实验日期 2016 年 12 月 26 日指导教师评语： 指导教师： 年 月 日实验报告内容基本要求及参考格式一、实验目的二、实验所用仪器（或实验环境）三、实验基本原理及步骤（或方案设计及理论计算）四、实验数据记录（或仿真及软件设计）五、实验结果分析及回答问题（或测试环境及测试结果）六、实验小组个人工作内容及实验总结电子设备热设计实验第一阶段实验报告一、实验目的在电子机械设备正常运转和工作中，由于阻性元件的存在不可避免地会产生大量热量如果不能将产生的热量及时导出设备体外，则会导致设备器件表面温度上升，温度超过规定后势必影响该设备的功能实现。

尤其是如今电子元器件高度集成化，其散热问题则更加尖锐和突出本实验旨在模拟一个电子设备的发热模型，通过常见的散热方式对设备进行散热处理，通过实验结果的对比分析，探究常见散热方法的散热效率同时，借助相应热分析软件icepak进行实验的仿真，熟悉该软件的使用过程，并将仿真结果与实验结果进行对比，分析产生误差的原因最终基于多组实验的实验结果分析，探究散热效率最高的散热方式2、 实验器材电子设备模拟发热实验平台 1套测量工具（包括游标卡尺及直尺等） 1套多路温度巡检仪 1台实验平台主机 1台温度采集仪 1个散热风扇 1个肋板散热器 1个热电偶测温仪 1套三、实验内容搭建电子模拟发热实验平台，并连接PC分析端在初步实验探究自然对流散热模型时，分别设置陶瓷发热片的发热功率为4w和5w，观察温度变化曲线，当温度区域稳定时，记录该发热功率下发热片的最高温度。

得到实验结果后，在icepak热分析软件中搭建此平台模型，设定实验装置各相关参数，分别进行模拟仿真得到温度云图后记录对应发热功率下最高温度，与实际实验结果对比，分析实验误差产生的原因，并且探究更为有效的散热方试四、实验步骤1、 实测过程 1、搭建电子发热模拟装置； 2、连接温度采集仪、A/D转换器及PC分析端； 3、分别设置发热片功率为4W和5W时，记录此时发热片的温度； 4、测量模拟发热装置的几何尺寸 5、实测数据记录实验结果： 室温：25.5℃热源发热功率4W5W热源表面温度/℃96.5103 二、仿真过程 问题描述：机柜包含有一个陶瓷发热片，6个wall作为设备壳体，5个开孔opening，2个支架block，一个基板plate和一个发热片block设置发热片功率为4W和5W，当环境温度为25.5℃时，测量其表面温度 1、打开一个新的project； 2、建立模型； 3、网格生成； 4、检查气流； 5、保存文件； 6、求解计算； 7、检查结果。

最终，我们设定热源发热功率为5W，得到热源表面温度云图如下所示： 综合实测记录数据及实验仿真结果对比，可得：发热功率/W实测结果/℃仿真结果/℃误差510397.655.48%5、 实验结果分析经过实际进行实验测量与在icepak软件上仿真的结果相对比，可以发现，实际所测与仿真结果仍存在较大差异，这其中误差的来源有许多，我们小组经过对实验过程的分析讨论，认为以下影响因素是导致产生误差的主要原因1、 首先是对于实验电子发热模拟装置的测量存在误差，比如对于实验的箱体、发热源、亚克力板的厚度等测量存在误差，最终导致所建立的模型存在形体上的偏差，进而导致实验结果也产生了一定的影响；2、 另外，在使用热电偶测温仪测量发热源表面温度时，由于热电偶与发热源接触不充分导致热电偶测温存在偏差而且由于使用胶带进行固定，对于热源表面的温度场也会产生一定的影响还有，由于记录温度时由于温度未达到理想的稳定状态就进行记录，也会造成实验的误差；3、 在进行实际的实验测量时，由于周围人员的走动从而影响了测量装置周围的流场，在对于测量自然对流的散热情况时，这一因素影响较为显著；4、 当然，由于对于热仿真软件icepak本身使用的不熟悉，在建立模型时存在误差，在设定各个模块的参数时会有疏漏甚至于错误，当然，这些对于实验结果都是有影响的。

6、 实验总结此次实验的内容是对于自然对流情况下的散热状况进行模拟仿真，当然，物体主要靠三种换热方式进行散热：自然对流、导热和辐射在此次实验中，主要考虑了自然对流对于热源散热的影响此次试验过程中存在很多问题，不仅有实验过程中还有在课下进行实验仿真时在实验过程中，首先对于实验装置的尺寸测量就是一个不小的难点如何利用游标卡尺去准确地测量每一个实验装置的尺寸，怎样确定它们的定位尺寸都是需要技巧和极大的耐心的另外一方面，如何学会去使用现场仪器，去懂得如何设定每个参数以及弄懂它们的含义也是至关重要的而且，在测量温度时，对于记录温度也是需要极大的耐心，要等到热源表面温度趋于稳定时在进行记录，否则便会引起实验结果出现较大的误差当然在这个过程中学长与老师也给予了很多耐心的解答与帮助，使我们能很快的进入实验状态在进行仿真的过程中，对于如何建立模型又是个难点虽然已经得到了实验装置各个部件的具体形位尺寸和它们的定位尺寸，但如何将这些尺寸转化为三维坐标又需要很大的耐心之后再一步步进行网格的划分、求解以及最后得到温度云图和速度向量图仿真过程中需要谨慎地设定每一个物体的参数，比如说发热源的功率，以及对流换热系数和材料的导热系数等。

只有这些统统都准确无误才能得到最终准确的结果通过这次实验，才发现理论与实践是存在差异的可能在课堂上学习热设计的相关知识时，觉得并没有那么难可是当我们遇到真正地实践工程问题时，才是对于我们实际掌握能力的准确考察因此，通过此次实验，我们意识到不仅要扎实学习课本上的知识，还要紧密联系实际，将理论知识运用到实际工程问题中去检验，才是我们能力素质的实质性提高7、 个人工作内容及收获在此次实验中，我主要负责使用热仿真软件icepak进行整个实验装置的建模和热仿真分析与计算当然也是第一次接触此类热仿真软件的使用，在建模以及之后进行计算的过程中遇到了不少的问题建模中对于三维形位尺寸以及定位尺寸的确定着实需要耐心，对于材料导热系数、对流换热系数的设定刚开始就忽视了，还有重力方向的设定，由于不熟悉软件的使用而出现了好多问题，通过自己在网上找资料去熟悉该软件的使用，还询问了学长，老师与学长都给予我很大的 帮助，在此我要感谢他们当然，也参与了实验过程中实测温度的测量与记录工作，课后组员之间经常沟通讨论，对于实验和仿真过程中遇到的问题去讨论分析，共同去解决当然，通过此次实验，不仅对于icepak软件的使用有了很好地掌握，也对于课堂上之前学过的热设计知识温故而知新。

很好地将理论与实践进行结合，通过具体的工程问题去检验自己知识掌握的程度以及灵活运用的程度在实验和仿真过程中遇到的问题自己去解决，才真正提高了自己解决问题的能力，通过与组员之间的密切交流，也提高了在团队协作中如何去发挥团队的力量电子设备热设计实验第二阶段实验报告一、实验目的在电子机械设备正常运转和工作中，由于阻性元件的存在不可避免地会产生大量热量如果不能将产生的热量及时导出设备体外，则会导致设备器件表面温度上升，温度超过规定后势必影响该设备的功能实现尤其是如今电子元器件高度集成化，其散热问题则更加尖锐和突出本实验旨在模拟一个电子设备的发热模型，通过常见的散热方式对设备进行散热处理，通过实验结果的对比分析，探究常见散热方法的散热效率同时，借助相应热分析软件icepak进行实验的仿真，熟悉该软件的使用过程，并将仿真结果与实验结果进行对比，分析产生误差的原因最终基于多组实验的实验结果分析，探究散热效率最高的散热方式实验通过设计多组散热方式，进行实验和仿真模拟，探讨如何去降低热源表面温度通过多组实验的对比分析，最终得到最好的散热方试二、实验器材电子设备模拟发热实验平台 1套测量工具（包括游标卡尺及直尺等） 1套多路温度巡检仪 1台实验平台主机 1台温度采集仪 1个散热风扇 1个肋板散热器 1个热电偶测温仪 1套3、 实验内容此次实验为探究最佳的散热方式，根据现有的实验器材，进行多种散热方式的组合去进行实验。

进过组员之间的讨论分析，最终确定使用风扇进行散热，从而将其结果与自然对流散热方式进行比较，探究风扇的散热能力另外，加上翅片散热器进行散热，同样，探究翅片散热器对于散热效果的影响最后一种则是同时加上风扇和翅片散热器，来探究这两种散热方式组合时所产生的散热效果我们进行了三组实验方案的设计和实施，并且分别作了仿真模拟分析，分别是：自然对流与强迫风冷对比、自然对流与散热器散热对比、自然对流与同时加散热器与风扇相对比当然，也有之间的进一步对比，来分析讨论每种散热方式的效果，从而确定最佳的散热方案4、 实验结果与仿真结果的对比分析1、 风扇在侧、开孔全开且发热功率为5W情况下（1）实验实测结果记录环境温度/℃风机转速/RPM热源功率/W热源表面温度/℃20.34280570.9（2） 仿真过程1）此种情况建模如下： 2）划分网格：3） 结果显示：（下图分别为温度云图和速度矢量图）仿真与实测结果对比： 发热功率/W实测结果/℃仿真结果/℃误差570.966.137.21%2、 加翅片散热器、开孔全开且发热功率为5W情况下（1） 实验实测结果记录环境温度/℃热源功率/W热源表面温度/℃20.1580.8（2） 仿真过程 1）此种情况建模如下：。