理论+仿真+实验:方案设计的“三驾马车”,如何帮您降低试错成本?

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211、985硕士,从业16年+

从事结构设计、热设计、售前、产品设计、项目管理等工作,涉足消费电子、新能源、医疗设备、制药信息化、核工业等领域。

熟练运用Flotherm、FloEFD、XT、Icepak、Fluent等ANSYS、西门子系列CAE软件,解决问题与验证方案设计,十多年技术培训经验。

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站在高处,重新理解散热。

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为什么有的方案一落地就"翻车"?因为理论、仿真与实验各自为政。真正的可靠设计,离不开这三驾马车的闭环验证:理论计算定方向,仿真分析降风险,实验测试出真知。

三者相互印证,才能让方案经得起推敲、扛得住交付。本文拆解这套核心逻辑,帮您减少试错、提升决策底气。

在我十几年的项目管理、产品研发,或者培训,技术指导的过程中,发现关于仿真分析与实验测试数据偏差的影响因素与解决方案,今天分享给大家。

实际上,在近两年的直播过程中,有很多人在直播间问,哪个软件更准,仿真结果准不准,与实验测试偏差较大的问题。

一般来说,实验测试和仿真分析结果偏差5℃以上,肯定是有原因的,有迹可循的,就和"破案"一样,根据蛛丝马迹,按照我们的思路,抽丝剥茧,一定可以找到破解之法。

可以从以下多个方面(但不限于)进行检查,

  • 系统模型

  • 工艺与组装

  • 内部传导

  • 边界条件

  • 元器件损耗

  • 器件材料

  • 测试点位

1.系统模型

确认3D数值模型与实际打样的实物模型是否有出入,对于热设计有影响的地方一定得关注。

不影响的地方可以在仿真的时候删掉,具体可参考我们之前分享的一篇文章,点击下方链接可以了解详情。

产品热设计结构模型预处理思路与solidworks处理方法

2.工艺与组装

表面工艺处理,直接影响辐射散热的效率,不同的表面处理,散热器的表面辐射系数不一样,在自然对流的散热情况下,我们需要重点关注。

上下盖板的装配是否良好,也会影响系统的密封,零部件间隙的导热性能,如下图所示

3.内部传导

导热硅脂、导热垫片、灌封胶,结构间隙,PCB的热过孔等详情,对于PCB板级、模块级以及系统级的热管理都会影响很大,可能会造成损耗较大的元器件局部温升过高。

热过孔能传递电路板厚度方向热量,改善电路厚度方向导热系数偏小的措施。

在没有热过孔的情况下,该方向的导热系数可差几倍,所以如果忽略了热过孔,会导致较大结果差异。

热过孔的导热系数与等效热阻计算,可点击下方链接进行了解。

电子产品PCB热仿真建模与热过孔设计

4.边界条件与参数选型等

环境温度、压强(高海拔),风扇的实际风量与供应商给的PQ曲线的仿真工作点偏差。

排查方法可按照下方链接的手段进行。

电子产品风扇的工作点不在PQ曲线上的情况分析

5.元器件损耗

损耗清单

元器件的损耗与实际的温度测试结果有直接关系,所以如果给出的损耗与实际元器件的工况下损耗不一致,就会导致结果有偏差。

关于功率器件的损耗计算方法,之前我们分享过很多,具体可以点击下方链接了解详情。

功率损耗的计算方法

电子产品热设计损耗重要性与获取方法

6.器件材料

元器件封装、具体结构、导热材料的参数、散热器、工质等的导热系数、热容、密度、粘度等关键参数都会直接影响仿真的结果。

7.测试点位

实际测试点位与仿真分析的测试点位的差异,也会导致元器件温度、流阻等数据偏差。

并且有些元器件是经过简化处理,对于内部的温度,有时会经过理论的换算,这些差异都得考虑进去。

相关测试点位,有一些国标可以参考,见下方链接。

散热器的热阻和流阻测量方法

方案设计的本质,不是选一条捷径,而是建一条闭环。理论、仿真、实验,缺一环则废,合三则为王。

如果您曾因"仿真很美好、实测很糟糕"吃过亏,或正在搭建更严谨的设计流程,欢迎点赞、在看 支持我们;也请转发给研发团队共同讨论,少走弯路才是最高效的降本。

关注我们,持续输出工程师与管理者真正可用的方法论。

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