筆記本電腦散熱CFD分析

2021-02-15 海基科技

圖1     翅片基本結構示意圖

如圖1 所示，矩形翅片長、寬、高分別為57 mm，11 mm，7 mm，在矩形通道翅片上，在不改變原翅片間距的條件下，進行增加開縫，凸包，以及調整開縫，凸包位置等方式，達到減薄熱邊界層的效果。以下方案中，各種開縫，凸包體積一致。

形式1 ：

矩形全開縫，位置在進風口1/3，高度為翅片高度2/3，厚度為1/2 片距。

形式2 ：

矩形全開縫，位置在進風口1/2，高度為翅片高度2/3，厚度為1/2 片距。

形式3 ：

矩形全開縫，位置在進風口2/3，高度為翅片高度2/3，厚度為1/2 片距。

形式4 ：

菱形半開縫，位置在進風口2/3，高度為翅片高度2/3，厚度為1/2 片距。

形式5 ：

2 個圓形凸包，分布為平行於出風方向，位置在距進風口2/3 處，高度為翅片高度2/3，厚度為1/2 片距。

形式6 ：

2 個紡錘形凸包，分布為平行於出風方向，位置在距進風口2/3 處，高度為翅片高度2/3，厚度為1/2 片距。

形式7 ：

2 個紡錘形凸包，分布為法向於出風方向，位置在距進風口2/3 處，高度翅片高度2/3，厚度為1/2 片距。

形式8:

為原始形式。

圖2    各形式翅片示意圖

FloEFD 的分析步驟包括CAD 模型建立、自動網格劃分、邊界施加、求解和後處理等都完全在CAD 軟體界面下完成。本文選用的是兼容Pro/Engineer 三維建模FloEFD v10.0，所有模型通過Pro/Engineer 建模進行裝配後導入軟體後進行分析計算。採用六面體網格，選取空氣作為換熱介質，設為不可壓縮流體，物性參數按常數處理；選用k-ε 湍流模型，設定進口溫度為普通室內溫度T=293 K，設風道出口為翅片出風口。由於不考慮輻射換熱，翅片的邊界條件按絕熱邊界條件來處理。

為了能將仿真結果與實驗測試結果進行對照，在仿真過程中設定了2 種不同的加熱功率，即筆記本電腦全功率運轉及待機時的功率。風扇風量固定為0.14 m3/min。選擇翅片監測點：翅片長度方向1/3，2/3，寬度為翅片總寬1/2 的2 個點。如下是全功率25W（CPU）+15W（NB），及待機功率15W（CPU）+10W（NB）仿真結果。

圖3    全功率及待機功率下各形式翅片監測點仿真溫度

從仿真數據分析，2 個紡錘形凸包，分布為法向於出風方向，位置在距進風口2/3 處，高度為2/3 翅片高，厚度為1/2 片距，該設計為上述7 個方案中的最優設計。結合場協同原理可以解釋為，打凸包，開縫，破壞了熱邊界層，在流場下方比在流場上方有效。此外，分布於法向出風方向的凸包，能產生縱向渦，有效增強散熱。仿真結果表明，打凸包與開縫比較，打凸包比開縫效果好。

如圖4所示，試驗系統由數據採集器，電源供應器，測試夾具組成。

圖4    測試系統圖

在試驗過程中，溫度測量系統採用以標準溫度計標定的銅- 康銅（Φ 0.2 mm）熱電偶進行溫度測量，熱電偶信號採用Fluke 公司2640 A 網絡數據採集器採集。為保證試驗測量的準確度，在試驗前，通過國家認可的計量單位（富士康華南檢測中心）進行了校正。通過對整個散熱系統熱平衡情況的測試，得出其誤差小於4%，試驗數據可靠。試驗過程中，數據的取值需要考慮系統運行的穩定性，避免由於系統運行中的波動造成的測量誤差。因此，每組試驗數據的讀取，均是整個系統在相應的工況下穩定一段時間後進行採集，從而減少各種系統誤差的產生。如下是全功率25 W（CPU）+15W（NB），及待機功率15W（CPU）+10W（NB）實驗結果。

圖5    全功率及待機功率下各形式翅片監測點實驗溫度

選擇有代表性的兩種功率，兩種狀況下，溫度趨勢相同。形式1，形式2，形式3 三者相比，形式3 溫度最低，說明在開縫條件下，在順風流向的下遊開縫比上遊開縫效率高。形式3與形式4 比較，即全開縫與半開縫比較，全開縫與半開縫溫度接近相同。形式3 與形式5 比較，打凸包比開縫能使溫度降更低。形式5 與形式6，形式7 比較，順風流向的紡錘形，因不能產生縱向渦，溫度最高，圓形凸包與垂直於風流向的紡錘形凸包，因能產生縱向渦，溫度低，垂直於風流向的紡錘形凸包，因縱向距離比圓形縱向距離長，更容易產生縱向渦，性能較圓形凸包好。

從仿真結果與實驗結果對比發現，兩者數據趨勢一致。仿真與實驗過程中，各個形式對應溫度均相近。說明仿真過程中，各參數設置合理，實驗過程中，測試誤差小。

矩形平直散熱片在開縫，打凸包狀態下，均能提高散熱性能。開縫體積相同時，在風向下遊開縫，比在風向上遊開縫有效。凸包與開縫在相同體積下 ，凸包更能提高散熱性能。相同體積的凸包，形狀不同，對散熱性能影響不同，以垂直於風流向的紡錘形凸包最有效。從仿真及實驗中均驗證出場協同論能夠很好的運用於翅片散熱上，本文所做的紡錘形凸包可以為後續筆記本電腦散熱器翅片設計做參考。

-END-


FloEFD視頻集

http://edu.yanfabu.com/course/explore/floefd

同步CFD工具FloEFD 工程應用案例集錦

http://edu.yanfabu.com/course/1465

歡迎聯繫海基科技，獲取更多信息

免費快速試用：tool.yanfabu.com
海基科技諮詢電話：18021074092
海基科技客服QQ：2378663865 
同步CFD仿真技術交流QQ群：276535443

電子設備熱設計技術QQ群：102886397   

相關焦點

  • 筆記本床上電腦桌哪種好?全方位分析!
    筆記本電腦的便利性是空前的，人們之所以開始大量的選購筆記本電腦而不宣桌上型電腦大的原因就是其的便利性，為了讓這種方便能夠擴展到床上、沙發上就出現了比較筆記本床上電腦桌。那麼，筆記本床上電腦桌哪種好呢?下面來看看吧。
  • 大學生用什麼筆記本電腦好?學生筆記本電腦推薦ThinkPad
    大學生用什麼筆記本電腦好？疫情期間，網課變成了學生的常態。在這種現象之下，很多學生及家長都意識到了筆記本電腦在學習上的重要性。預算不高，平時日常使用的學生筆記本電腦推薦有什麼？可以試試聯想ThinkPad翼14 Slim筆記本。
  • 什麼筆記本散熱好 遊戲筆記本選購【詳解】
    什麼筆記本散熱好?怎麼選購適合自己的遊戲本?什麼筆記本玩遊戲好? 　　暗黑破壞神3，FIFA 13，極品飛車17，孤島驚魂3 ...... 今年的 PC 遊戲大作可謂層出不窮，對遊戲愛好者來說，提前備好一部性能利器十分重要，當然在購買之前，也要看看筆記本顯卡天梯圖。
  • 技嘉AORUS專業電競筆記本電腦,全球最薄機械鍵盤筆記本電腦評測
    成為專業電競筆記本電腦的最佳選擇，以下也將會詳細介紹與評測。15G 電競筆記本電腦，除了高性能的核心規格配置外，搭載機械鍵盤更是重要特色，也成為全球搭載機械軸鍵盤的筆記本電腦中，最輕薄的機型，且近期再推出 300Hz屏幕刷新率的版本，讓 AORUS 15G 再升級。
  • 為什麼天氣很冷的情況下筆記本電腦會降低性能?
    天氣很冷的情況下，筆記本電腦的性能出現了不同程度的下降，是不是正常現象？人們只知道intel公布的搭載了AMD處理器的筆記本電腦在使用電池供電的時候性能大降，卻不知道搭載intel處理器的筆記本電腦在很冷的情況下也會出現性能下降的情況。同樣的情況也會出現在搭載了AMD處理器的筆記本電腦上。筆記本電腦設計的時候考慮了各種環境，尤其是散熱問題。如果筆記本不能及時散熱，就有燒毀筆記本晶片的危險。
  • 買筆記本電腦選哪個?遊戲筆記本電腦推薦
    買筆記本電腦選哪個?遊戲筆記本電腦推薦 2020年12月10日 17:38作者：網絡編輯：王動 買筆記本電腦選哪個
  • 高端筆記本電腦推薦:卓越商務,精英之選
    對於許多商務人士來說，一款輕薄便攜的高端筆記本電腦在商務工作和生活中必不可少。目前市面上各種類型的筆記本電腦品牌與款式各異，相信許多商務白領也曾踩坑無數，甚至在眾多筆記本電腦產品中無從選擇。其實，除了輕薄便攜這一基礎條件以外，硬核強大的性能是高端筆記本電腦必備的一項條件。高端筆記本電腦推薦ThinkPad X1 Yoga，不僅是目前高端筆記本電腦排行榜的熱銷款，更是許多商務精英人士的首選款。
  • 9000塊買什麼筆記本電腦比較好2021高性價比遊戲筆記本電腦推薦
    9000塊買什麼筆記本電腦比較好？9000左右筆記本電腦推薦哪個？2021高性價比遊戲筆記本電腦有哪些？一款高性能的實力筆記本為您帶來更好的遊戲運行體驗，一起來看看那些高性價比的遊戲筆記本電腦吧，趁著活動入手吧。
  • 聊聊2019年的「筆記本電腦最佳進步獎」
    自從玩了上百款筆記本電腦後，已經沒有一款電腦能讓我真正完全滿意了，可能是職業習慣，產品拿到手的第一件事就是找缺點，太可悲了！客觀地說，最好最差的筆電很難評選，但我認為「2019年進步最大」的電腦還是存在的，那就是ThinkPad去年發布的飛行家系列 X395商務本。
  • 筆記本的選購,小白如何選筆記本電腦,有哪些坑不能踩
    市場上銷售的筆記本型號非常多，不同廠家的，相同廠家不同系列的，相同系列不同型號的，對新手來說確實有點眼花繚亂的感覺，筆記本電腦有什麼推薦呢？什麼牌子好呢？很多類似這種問題困擾著我們！筆記本電腦要解決您的各種問題之前，您需要先明確回答以下問題。
  • 2021年高性價比筆記本電腦推薦
    一、性價比筆記本電腦是怎麼一回事？，尤其在電子電器類的， 所以筆記本電腦的性價比名單幾乎每年都會更換，也是廠家競爭最有意思的地方，這個頻率差不多半年更新一次。
  • 5000元筆記本電腦排行榜,最佳娛樂辦公兩不誤
    說道筆記本電腦大家並不陌生，雖然說現在移動物聯網更火，但是筆記本電腦也是不能取代的，學生學習有學習本，辦公有商務本，玩遊戲有遊戲本總有一款適合你的，在電腦配置上雖然不能同桌上型電腦相比但是便攜方便絕對是最佳的選擇，今天（電腦裝配網）結合最新的數據分析給你推薦幾款口碑和性價比都很高的電腦筆記本如果你剛好需要可以留意看看說不定能幫助你更好的選擇
  • 即將上大學的女生,應該買個什麼樣的筆記本電腦
    還可以送給她們一臺大學學習需要的筆記本電腦，給她多一個學習的利器。今天教大家如何為即將上大學的女生挑一款內在與美貌並存，以及身材苗條的筆記本電腦。（所有圖片logo都處理，不針對某個品牌來推薦，找到適合自己的才重要！）首先當然是外觀，可以選擇銀色，白色及其他的色彩，又重又黑的筆記本不適合女生。筆者大膽推薦充滿少女情懷粉色控電腦。
  • 筆記本電腦運行聲音大怎麼回事
    第一：老電腦，風扇葉灰，散熱效果不好，風扇為了保持散熱效果，會拼命轉動。這是筆記本電腦噪音的主要來源。散熱風扇軸承摩擦會增大，會產生一定的機械噪音。您可以按CTRL +shit+del調用任務管理器，查看CPU是否100%運行。
  • 為什麼要看重筆記本電腦性價比?高性價比筆記本電腦推薦
    如今市面上充斥著各大筆記本電腦品牌，筆記本電腦類型也是多種多樣。面對這種情況，我們往往也摸不著頭腦，不知道該怎麼選擇。其實很簡單，筆記本電腦性價比就是首要考慮的因素。今天給大家介紹的這款聯想ThinkPad E14 Slim就想當不錯。
  • 2020年筆記本電腦推薦
    惠普在筆記本行業算是非常遠古的品牌了，同時期的IBM都賣身聯想了，惠普在2001年收購了康柏電腦，而且惠普的伺服器和列印業務也很大，電腦和筆記本的客戶遍布全球各地。前幾年惠普因為散熱設計問題被戲稱為"鐵板熊掌普"，這兩年被市場捶打之後大大改進。
  • 時尚輕奢簡約有型,輕薄小米筆記本電腦推薦
    一直以來，輕薄外觀設計也一直電腦發展的趨勢，不管是當初的一體機，平板還是商務遊戲筆記本，輕薄的外形給人總是感覺更加簡約時尚，放在家裡也顯得更加美觀大方。而在諸多電腦品牌當中，小米一直堅持著一輕薄的外形設計，加上強悍的性能為設計理念，推出了多款性能強悍並且輕薄有型的筆記本電腦，深受年輕消費者的青睞。
  • 小米遊戲筆記本電腦2019在ChinaJoy展出
    在英特爾展位上，展示了小米遊戲筆記本電腦2019。當然，該公司提供了這款出色筆記本的關鍵功能。小米遊戲筆記本電腦2019與上一代沒有太大區別。主要的改進在於硬體配置。它具有144Hz 72%NTSC顯示屏，Intel Core i7-9750H處理器，NVIDIA RTX 2060獨立顯卡，16GB內存和512GB存儲(PCIe SSD)。
  • 大學生初次購買筆記本電腦,六條不要買!希望幫到您!
    所以今天這期視頻，我就一反常態，使用排除法，幫大家分析下，大學生在選購人生第一臺筆記本時，有哪六條不能買？點讚了嗎？謝謝！哈嘍，親愛的小夥伴大家好！歡迎收看Yoko科技！我就是那個愛美食、愛科技、又愛科普的全能Up主！第一條，只搭載intel集顯的筆記本，千萬不能買！有很多小夥伴在選購筆記本時，都會問這臺電腦的cpu，是intel？還是銳龍的？
  • 【健康提醒】你家筆記本電腦裡住著蟑螂?
    雖然筆記本電腦的散熱孔往往只有幾毫米寬，但由於蟑螂喜歡溫暖的環境，所以個頭小的蟑螂們就鑽在筆記本電腦裡面安家落戶、發展壯大，甚至「添丁進口」了。如何預防？注意衛生是關鍵！如何處理？切斷電源切忌噴殺蟲劑！