CFD|寄存器散热分析

   电子设备内部存在由导体构成的各种金属部件。根据产生的电压差和形状的电阻，产生的电流密度以发热的形式产生

   由于发热现象导致的高温状态，会对电子设备内部产品造成寿命缩短。甚至会引起火灾等各种问题。通常，考虑空气冷却系统强制对流的冷却效果并将其用于实际温度分析和额外的散热设计。

热源(Heat Generation) 

 在传热学中，热源是指能够向周围环境释放热量的物体或系统，它涵盖了内部和外部产生热量的源头

 内部热源是指物体或系统内部产生热量的源头。例如，人体、电器设备、内燃机等都可以被视为内部热源。这些物体或系统在运行过程中会产生热能，通过传导、对流或辐射等方式将热量传递给周围环境。

 外部热源则是指来自物体或系统外部的热量源。例如，太阳辐射、火焰、加热设备等都可以被视为外部热源。外部热源通过辐射、对流或热传导等方式将热量传递给与之接触的物体或系统。

 单位体积的热流量(W/m3)，指体积产生的平均热量。通常用于定义产生的能量，这是分析温度的基本要求之一。但是，它是指无论电流或形状电阻如何，均匀产生的热量，因此在导体的部件中可能出现问题。

 为了在分析中考虑半导体或电子设备中包含的基板的电路等产生的热量，必须先进行该导体的电场分析。虽然可以简化电场分析，仅计算由电场产生的热量，但由于电场的形成也受温度影响，因此将热传递分析和电场分析结合起来可以更准确地预测。

 通过数值分析模拟，预测实际现象，对各种条件进行审查，因此需要更精确的分析和预测，如果将其理解为反映导体内发热的一个现象的功能，则会更容易理解。与线性发热分析相结合，利用结构、流动分析等多种方式，可以对产品内温度变化进行审查。

   线性发热分析需要考虑电压的差异和形状。电流的流动来自电压差，根据不连续的形状可能会产生电流密集的效果。线性发热通常也称为电阻发热。使用 3D CAD数据和导体的导电率、电压差计算电流密度，并将其表示为发热。

   线性热模拟分析后，需要根据相关分析领域，是否需要考虑冷却效果?在强制对流的情况下，是风冷还是水冷，冷却风扇的P-Q曲线是否存在?如果温度高，应该如何改善散热设计等从普遍温度的分析角度考虑。

  本文中，内部寄存器的温度变化，包括寄存器内部发生的行发热和电源开关(ON/0FF) 4分钟内冷却风扇运行时的温度变化，以及1分钟内自然对流情况下的温度变化。对层流、湍流流动场是否流动、是否产生电流等各种条件进行研究，目的是了解与发热相关的分析中的温度变化。

分析工况

一般流体流动(General Fluid Flow Analysis)

热传导分析(Heat-Transfer Analysis)

分析目的

根据寄存器电流大小分析发热温度

确认电源开/关、电流大小、温度随环境变化的变化

    在关闭电源时，对寄存器的最终电流密度和温度分布进行检查，确认电流密度和发热量的比例。

    根据电源关闭时的电流大小确定电流密度和温度时的最大位置变化

    关闭电源后，对周围环境的层流和湍流进行温度比较时，确认湍流中的温度变化相对较大。

   在电源关闭时对寄存器最终电流密度和温度分布进行检查，确认电流密度和发热量的比例。

   根据电源关闭时的电流大小确定电流密度和温度时的最大位置变化。

   关闭电源后，对周围环境的层流和湍流进行温度比较时，湍流中的温度变化相对较大。

比较不同电源关闭时电流大小的电流密度和温度分布