Kodused ülesanded
4. Ülesanne
Trükkplaadi soojuslike omaduste uuring
Loo trükkplaadi koostust uus analüüs SI-ühikutes ja määrata sellele keskkonnatingimused, komponentide materjalid ja soojusvood. Kontrollida, kas ventilaator suudab seadmeid piisaval määral jahutada.
Sisendparameetrid
· Sisemine analüüs voolu ja soojusjuhtivusega
· algtingimuste temperatuur: 25℃ ± Y (kui X on paaris, on pluss ja kui paaritu, on miinus)
· Voolis ja väliskeskkond: õhk
· Seinatingimused:
o Korpuse soojusjuhtivustegur: 7.9 W/m²·K
· Vaikimisi materjal: legeerimata teras (mild steel)
· Põhikiip (main chip):Mahtsoojusallikas võimsusega Q= Y W
· Kondensaatorid: Mahtsoojusallikas temperatuuriga T= 40℃
· Väikesed mikrokiibid (small chip): Mahtsoojusallikas Q= 5 W (summaarne)
· Toiteplokk (power supply): Mahtsoojusallikas temperatuuriga Q=50℃
· Trükkplaat:
o Tihedus: 1120 kg/m^3
o Erisoojus: 1400 J/(kg*K)
o Isotroopne
o Soojusjuhtivus: 10 W/(m*K)
o Sulamispunkt: 390 K
· Elektroonika komponendid:
o Tihedus: 2000 kg/m^3
o Erisoojus: 120 J/(kg*K)
o Isotroopne
o Soojusjuhtivus: 0,4 W/(m*K)
o Sulamispunkt: 390 K
algtingimused
· Keskonnarõhk: normaalrõhk
· Sisenev vool: väline sissepuhke ventilaator (External inlet fan)
· Ventilaator: aktsialane Papst 412
Töökäik
· Luua uus analüüs ja määrata abilisega kõik analüüsi algtingimused
· Määrata piirtingimused:
o Paigutada ventilaator ümara korgi sisepinnale (käsk Fans)
o Paigutada vooluava tingimus väljundavadele (käsk boundary conditions)
· Määrata mahtsoojusallikad (Käsk Sources→ Volume Source)
· Määrata komponentide materjalide omadused
o Trükkplaadi puhul luua uus materjal Selleks navigeerida asukohta Engineering Database →Materials→ Solids→ User Defined→ New Item ja täita materjalide omaduste tabel ning salvestada materjal
· Määrata mudeli erinevate komponentide materjalid (projektipuust Solid Materials)
o Emaplaat ja kaks väiksemat trükkplaat- enda loodud trükkplaat
o Kiibid- enda loodud elektroonika komponendid
o Radiaator- alumiinium
o Korgid- (klaas) isolaatorid (et need ei muudaks tulemusi)
o Ülejäänud jäävad vaikimisi materjaliks
· Määra analüüsi eesmärgid:
o Mahu eesmärk (Volume goal) põhikiibil ,et leida nende tahkiste maksimaalne temperatuur.
o Mahu eesmärk (Volume goal) väikestele kiipidele, et leida nende tahkiste maksimaalne temperatuur.
o Pinna eesmärk ventilaatori sisendavale- keskmine staatiline rõhk
o Pinna eesmärk väljundavadele- massivool
o Globaalne eesmärk- keskmine staatiline rõhk
o Globaalne eesmärk- keskmine voolise temperatuur
o Tihenda võrgustikku vastavalt arvuti võimekusele ja vajadusele, kuid minimaalselt vali automaatne võrgustamine tasemeni 3 ja määra ribide vahe minimaalseks pilu suuruseks (miinimum gap size). Nii adapteerub võrk kitsaste kanalite järgi.
· Käivita analüüsi lahendaja
· Tulemuste alt vali eesmärgi graafik (Goal plots) ja koosta kõigi eesmärkide graafikud.
o Lisaks ekspordi tulemused Excelisse, sest neid on seal mugavam vaadata kui Solid Edge’i graafikaalas.
· Koosta voolutrajektooride (Flow Trjectories) graafik kiiruse (velocity) alusel sisendavast kuni väljundini, et visualiseerida õhuvoolu läbi korpuse.
o Muuda trajektooride tüüpi ja tihedust, kuni oled visualisatsiooniga rahul.
· Koosta lõikegraafik (Cut plot) emaplaadi pinnaga paralleelselt
o Kasuta contours käsku, et luua voolukiirustest kontuuridega graafik
o Muuda graafiku parameetreid, kuni tulemus kajastab vooluolukorda sinu meelest kõige paremini.
o Muuda lisa graafikule vektorid, et voolusuunad oleksid selgemad, vajadusel kohenda nende parameetreid.
· Klooni see lõikegraafik ja määra uue graafiku parameetriks voolise temperatuur kontuuride alusel.
o Muuda graafiku kõrgust emaplaadi suhtes, et graafik kajastaks väikeste kiipide ümbrust, kuid lõikepind ei läbiks kondensaatoreid ja radiaatorit.
· Koosta pinna graafik (Surface plot) kõigi tahkete soojusallikate pindade temperatuuri kujutamiseks (võib nii ühe graafikuga kui ka komponentidest eraldi).
o Vali view menüüst Wireframe, et tahkete kehade pinnalt graafikut paremini eristada või peida soovitud komponendid.
· Muuda graafiku lahutusvõimet ja/või kuvatavate väärtuste vahemikku, et tuua erinevad temperatuurid paremini esile.
Küsimus
1. Anna vabas vormis hinnang projekteeritud elektroonika karbi jahutusele. Mis on murekohad ja kuidas sina neid kõrvaldaksid?