Вместе с улучшением потребительских товаров возникают все новые проблемы тепловыделения, теплопередачи и аэродинамики. То же самое относится практически ко всем проектируемым изделиям. Например, смартфонам, планшетам и умным часам необходим аккумулятор большой емкости. С другой стороны, более плотный монтаж электронных компонентов и все более тонкие и маленькие устройства подвержены перегреву и даже риску возгорания. Например, литий-ионный аккумулятор Samsung Galaxy Note 7 был плотно упакован в корпусе смартфона. Аккумулятор был сжат в правом верхнем углу, что приводило к короткому замыканию электродов и их перегреву.
Подобные ошибки в сочетании с требованиями к более быстрым, тонким и малым устройствам ужесточают нормативные требования не только к проектированию, но и к испытаниям и сертификации. Плотная компоновка тонких смартфонов повышает сложность теплоотвода от микросхем, дисплея и аккумулятора. Поэтому инструменты, позволяющие решать эти сложные задачи, необходимы для проектировщиков, и применять их следует уже на ранних стадиях проектирования.
Еще один пример – пылесос. Как правило, их сравнивают по мощности всасывания. Поэтому в последнее время стали так популярны пылесосы-циклоны, которые не теряют своей мощности со временем. Чтобы получить лучший в своем классе продукт, будь то самый мощный пылесос или тонкий и безопасный смартфон, проектировщикам нужно оптимизировать геометрию для теплопередачи и потоков, в том числе газовых.
Теплопередача
Расчет теплопередачи – одна из задач в процессе проектирования, где у конструкторов есть множество способов улучшить работу изделия в допустимом температурном диапазоне: использование более дорогих материалов с лучшими тепловыми свойствами; увеличение площади поверхности для лучшей теплопередачи во внешнюю среду; применение принудительного охлаждения вместо естественной конвекции; использование более эффективных потоков, например, водяных вместо воздушных. Однако у применения этих способов есть свои побочные эффекты: дополнительные расходы; увеличение массы и габаритов; увеличение потребления энергии; непрактичность (например, водяное охлаждение для пылесоса или смартфона).
Компромисс между лучшей производительностью и нежелательными эффектами является очень важным решением.
Аэродинамика
Задачи аэродинамики необходимо решать для множества видов изделий, от самолетов и автомобилей до лопастей домашних вентиляторов, воздуховодов кондиционеров и кулеров компьютеров.
Анализ потоков позволяет спроектировать компонент таким образом, чтобы воздушные потоки проходили без существенных потерь энергии и обеспечивали желаемую производительность.
Лучшее проектирование
Конструкторы, которые работают в Solid Edge от компании Siemens PLM Software, теперь могут использовать FloEFD для Solid Edge от компании Mentor Graphics. Такое сочетание позволяет быстро подготовить и проанализировать CAD модель на теплопередачу и аэродинамику без необходимости преобразования данных и подготовки отдельной модели. Анализ позволяет разработчикам определить, подвержены ли их конструкции турбулентности, вихрям и другим эффектам, снижающим производительность.
С помощью FloEFD можно увидеть потоки жидкости и газа, распределение температуры, скорость и направление потока и другие параметры, для любой части изделия. Такая визуализация позволяет инженерам понять, в каких проблемных областях следует провести изменения для улучшения работы изделия.
Эта статья – первая из серии, посвященной задачам теплопередачи и гидроаэродинамики, решению FloEFD для Solid Edge от Mentor Graphics и подробному обзору процесса проектирования, позволяющему провести и применить анализ на ранних стадиях.
Подробнее о FloEFD: http://cad-is.ru/floefd
.svg)
.jpg)
.jpg)
