周凱楊

摘要：首先介紹了服務器機箱的主要發(fā)熱位置與基本情況，根據(jù)實際情況在三維仿真軟件內(nèi)進行熱力學建模。通過設置相應的發(fā)熱負載和相應的散熱傳導和對流情況設置來進行分析同時獲得結果為機械的優(yōu)化設計提供參考。

關鍵詞：機箱 pro/e 熱力分析

1 概述

近年來，結構優(yōu)化設計開始應用于工程優(yōu)化設計中，并形成了專門研制工程優(yōu)化設計軟件。熱力學就是用來處理熱平衡系統(tǒng)的學科，它不能用來預測熱環(huán)境可變的系統(tǒng)。而一個平衡的熱系統(tǒng)，就被視為處于“穩(wěn)態(tài)”。而熱傳導學則被用來預測在特定條件下，熱環(huán)境發(fā)生變化的速率。物體不在熱平衡的環(huán)境中，這就被說成是處于“瞬態(tài)”。因此，當物體突然受到環(huán)境中的溫度變化之前，物體是處于平衡溫度條件下的。然后又處于一個不穩(wěn)定狀態(tài)。多數(shù)的結構問題僅牽涉零件或組件的穩(wěn)態(tài)熱傳，這種類型就是“穩(wěn)態(tài)熱力分析”。本文通過對機箱的發(fā)熱情況進行分析為機械的優(yōu)化設計提供參考。

2 服務器機箱建模

據(jù)機箱結構設計要求、風道設計要求和防輻射設計要求我們先完成一個寬，高，深分別為75mm，400mm，390mm

的模型。通過簡化如圖1。

3 熱力學環(huán)境的設定

在熱力學載荷分析時先確定相應的材料物理屬性，選擇了STEEL（鋼）作為材料的特性質量密度（Mass Density）為7.82*10-6 kg/mm^3熱擴張系數(shù)（Coefficient of Thermal Expansion）為1.17*10-5，然后假設一個熱載荷（1.3Btu/h=1.3*0.252=0.3276kcal/h）來自太陽和地表，并傳遞到機箱表面。然后再模擬來自散熱器的熱輸入，規(guī)定一個溫度45℃。

熱量的擴散可能主要是來自于散熱風扇。所以我們施加對流條件，假設一個7.62km/h的空氣流通過此機箱，導致在機箱外壁表面生成一個強制對流條件。

4 熱力學分析

熱力分析分為：穩(wěn)態(tài)模式，即計算約束集和一個或多個熱載荷的穩(wěn)態(tài)溫度反應。約束集可以包括一個或多個指定溫度和（或）對流的條件。瞬態(tài)模式，即在不同的時間狀態(tài)下，計算模型的溫度和熱流，以反映一個或更多任意熱載荷和約束集。必須指定至少一個載荷或一個約束集。我們分析穩(wěn)態(tài)情況。進入熱力模塊使用仿真軟件的相應的分析模塊，HEAT FLUX計算熱流。Plot指定多項式次方的最大值和最小值，二者的有效值是1-9，數(shù)值越大越精細。Polynomial order指定計算結果的網(wǎng)格密度值。有效值為2-10，數(shù)值越大越密。Limits于此輸入希望系統(tǒng)為這個分析所使用的收斂百分比值。有效值為1%-25%。此數(shù)定得越高，時間越久，為了節(jié)省時間，設1%Converge on第一個選項：系統(tǒng)會沿各元素邊緣和能量原則來計算溫度的收斂。第二個選項：系統(tǒng)會使用除溫度和本地能量之外的整體性原則來計算收斂，它是沿各元素邊緣和能量原則來計算溫度收斂的。第三個選項：系統(tǒng)使用一個或多個測量來決定溫度的收斂。再定義一個熱應力，以結合熱力/結構兩個靜態(tài)分析，首先回到structure模塊中。然后點擊插入，添加靜態(tài)分析的一個mec/t載荷。接著創(chuàng)建“mechanical/thermal”載荷集的結構部分，加上前面兩個，這三個載荷將是分析時要參照跨熱力和結構的載荷集。運行分析后我們得到圖2的結果。

5 結論

本文通過對機箱的Pro/mechanica環(huán)境進行建模與分析。可以清楚的看到機箱內(nèi)的的發(fā)熱點和相應的溫度穩(wěn)態(tài)分布。為我們對機箱散熱的情況有較為直觀的了解。為后期機箱散熱設計提供相應的參考。

參考文獻：

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