基于Flotherm的遥测发射机热设计
Flotherm软件在电子设备热设计中的应用
Flotherm软件在电子设备热设计中的应用作者：李波李科群俞丹海摘要：CFD软件可以较为准确地仿真模拟电子设备或其组合体的温度场，因而可以应用于电子设备的热设计。
本文应用CFD仿真模拟软件Flotherm辅助对某型号电子设备进行热设计，对设备的风道阻力特性和温度场进行了模拟计算，确定了合理的风机型号和电子元件的位置布置。
关键词：Flotherm；电子设备；热设计；风道特性；温度场Abstract：CFD Software can be applied in the accurate simulation of temperature field of electronic equipment or combination, it is useful in the thermal design of electronic equipment. In this paper, a type of electronic equipment is designed by CFD software, Flotherm, the pressure resistance characteristic and temperature field of equipment are simulated to determine the reasonable fan models and the locations of electronic components.Keywords：Flotherm；electronic equipment；thermal design；characteristic of wind channel；temperature field1．引言在电子封装技术水平不断提高的当今，电子产品的外形尺寸也朝着轻便小巧的方向发展，从而使得单位热流密度值迅速增大。
电子产品输出的是电信号，输入功率的很大一部分都成为了热功耗。
FloTHERM优化电子设备热设计
FloTHERM优化电子设备热设计FloTHERM作为电子行业热分析软件的市场领导者，拥有相当广泛的用户群。
很多公司都喜欢使用FloTHERM进行热传-流动分析，并对投资回报率信心十足。
在最近的一次调查中显示，98%的用户愿意向同行推荐FloTHERM，本文将详细介绍FloTHERM是如何帮助各行业的企业解决其所面临的热管理问题的。
一、概述FloTHERM是一款强大的应用于电子元器件以及系统热设计的三维仿真软件。
在任何实体样机建立之前，工程师就可以在设计流程初期快速并简易地创建虚拟模型，运行热分析以及测试设计更改。
FloTHERM采用先进的CFD(计算流体力学)技术，预测元器件、PCB板以及整机系统的气流、温度和传热，。
不同于其他热仿真件，FloTHERM是一款专为各类电子应用而打造的分析工具，其应用行业包含：◎电脑和数据处理;◎电信设备和网络系统;◎半导体设备，集成电路(ICs)以及元器件;◎航空和国防系统;◎汽车和交通运输系统;◎消费电子。
FloTHERM以专业、智能和自动而著称，区别于其他传统分析软件。
这些功能可协助热设计专家们将产能最大化，帮助机械设计工程师将学习过程减到最少，并为客户提供分析软件行业最高比率的投资回报率。
在中小型企业，一年时间，投资FloTHERM所带来的收益就是投资成本的数倍，公司规模越大，成本回收的速度越快。
用户可以从以下方面体验到使用FloTHERM解决电子热设计问题所带来的惊人利益：◎生产硬件前解决热设计问题;◎减少重新设计工作，降低每单位产品成本;◎增强可靠性和提高整体的工程设计程度;◎显著地缩短上市时间。
建模功能#e#二、建模功能1.SmartPartsFloTHERM软件提供了专门应用于电子设备热分析的参数化模型创建宏(SmartParts)，能够迅速、准确地为大量电子设备建模。
SmartParts技术应用范围：散热器、风扇、印刷电路板、热电冷却器、机箱、元器件、热管、多孔板和芯片。
FLOTHERM热设计软件指南
耗及环境变化情况下的瞬态分析；
瞬态功耗及其温度响应 z 辐射计算：全部采用 Monte-Carlo 方法进行辐射计算，完美地解决了 Monte-Carlo 方法计算量大的缺点，不采用其它精度
差的角系数计算方法，是目前唯一可以全部采用 Monte-Carlo 方法进行辐射计算的电子散热仿真软件，非常适合密闭设备
z 收敛准则：FLOMERICS 公司为 CFD 软件在电子热仿真领域的应用专门开发了收敛准则，公司的研发人员认为，一个良 好的收敛准则必须符合两个条件：1)保证收敛可靠，即如果软件认为收敛，就应该较好地得到一个真实的解，而不能像传统的 通用 CFD 软件一个需要人为地去判断解的可靠；2)收敛准则应该由软件自动提供，而不应由工程师人为提供； FloTHERM 软 件完美地实现了以上两点；
FLOTHERM
全球领先的电子热设计/仿真分析软件
上海坤道信息技术有限公司简介
上海坤道信息技术有限公司 (SIMUCAD Info Tech Co., Ltd) 是一家专注于高端计算机辅助工程(CAE)软件和 高科技仪器设备的提供商和方案咨询服务供应商，倾力于为机械电子产品之研发、生产和制造的企业和研究 机构提供先进完善的设计、分析、测试和制造解决方案以及成熟高效的技术支持和咨询服务。坤道公司的前 身为 Mentor Graphics 公司 Mechanical Analysis 部门(原英国 Flomerics 公司中国代表处)负责政府客户、国 防与航空航天领域及高校（包括中科院）和国内客户的业务部门。目前是 Mentor Graphics 公司 Mechanical Analysis Division 和 MicReD (微电子研究发展)部门全系列产品在中国大陆的总代理，负责其产品的销售和技 术服务事宜。
基于Flotherm的某机载设备热仿真分析
基于Flotherm的某机载设备热仿真分析发表时间：2017-08-08T17:51:37.010Z 来源：《电力设备》2017年第10期作者：李新亮[导读] 摘要：热设计对提高电子设备运行的可靠性具有十分重要的意义，是电子设备结构设计中的重要环节。
（中国电子科技集团公司第二十研究所陕西西安 710068）摘要：热设计对提高电子设备运行的可靠性具有十分重要的意义，是电子设备结构设计中的重要环节。
本文首先简单介绍了电子设备传热类型，然后利用热分析软件Flotherm通过建立计算模型、边界条件、网格划分等，对某机载设备进行仿真分析，得到了温度分布，为该设备热设计提供理论参考，同时本文对于应用该软件分析其他电子设备热性能具有一定的参考意义。
关键词：电子设备；热仿真分析；Flotherm1引言随着电子技术的高速发展，电子设备朝着集成化、设备小型化等方向发展，由此使得电子设备过热的问题越来越突出[1]。
研究表明65%的电子设备失效是由温度过高引起的，过热是电子设备损坏的主要形式，严重限制了电子产品性能及可靠性的提高，降低了设备的工作寿命。
在产品设计阶段对其进行热仿真，能够确定模型中的温度分布，找出模型中温度最高点，从而改进结构设计，能够有效减少设计费用，缩短设计周期，提高产品的可靠性。
2 电子设备传热电子设备热传递主要有热传导、对流换热和辐射换热三种方式[2]。
热传导，是其于傅里叶定律，一般发生于同一种物质之中的传递；对流，可分为自然换热是流体流过某物体表面时所发生的热交换过程对流和强迫对流，对流一般发生于流体中。
辐射是物体以电磁波形式传递能量的过程。
3热仿真分析热仿真分析就是根据分析对象建立热分析模型，并设定模型各种属性、环境条件、功率大小等因素，模拟计算出温度场等数据，从而对其分析研究[3]。
该型设备工作温度为65℃，本文采用热分析软件Flotherm对该型电子设备高温工作时的温度场进行仿真分析。
3.1建模该机载设备为一密闭电子设备，包括一块PCB处理板及铝合金壳体。
最全的热设计基础知识及flotherm热仿真(精品课件)
✓ 强迫空气冷却是一种较好的冷却方法。 ✓ 热管的传热性能比相同的金属导热要高几十倍，且两端的温差很小。
1）为最常见的界面导热材料，常采用印刷或点涂方式进行施加。 2)用于散热器和器件之间，散热器采用机械固持，最主要的优点为维修方便, 价格便宜。 3）因可以很好的润湿散热器和器件表面，减小接触热阻，所以其导热热阻很 小， 适合大功率器件的散热。 4）使用时需要印刷或点涂，操作费时，工艺控制要求较高，难度大。
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热设计的基础概念
问题：热的单位是什么？ 是℃？
热是能量的形态之一。与动能、电能及位能等一样，也存在 热能。热能的单位用“J”（焦耳）表示。1J能量能在1N力的作用 下使物体移动1m，使1g的水温度升高0.24℃。 1J=1N·m
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热设计的基础概念
设备会持续发热。像这样，热量连续不断流动时，用“每秒 的热能量”来表示会更容易理解。单位为“J/s”。J/s也可用“W” （瓦特）表示。
L—— 特征尺寸，m； u—— 流体速度，m/s； cp—— 比热容，kJ/(kg·K)； μ—— 动力粘度，Pa·s； λ—— 导热系数，W/(m·K)； αV—— 体膨胀系数，℃－1； g —— 重力加速度，m/s2； ΔT——流体与壁面的温差。
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热辐射
任意物体的辐射能力可用下式计算
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导热介质-相变导热膜
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导热介质-相变导热膜
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导热介质-导热垫
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导热介质-导热双面胶带
基于FloTHERM的一种航电设备的热设计优化
基于FloTHERM的一种航电设备的热设计优化刘松; 张庆军; 何钊; 胡潇文【期刊名称】《《机械工程师》》【年(卷),期】2019(000)012【总页数】3页(P95-96,99)【关键词】航电设备; 热设计; FloTHERM; 冷板; 优化【作者】刘松; 张庆军; 何钊; 胡潇文【作者单位】四川九洲电器集团有限责任公司四川绵阳621000【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言在现代高技术战争中，对作战飞机的性能要求越来越高，因此对现代航电设备的要求也越来越苛刻，要考虑的问题也越来越多，其中主要包括模块化设计、热设计、减震设计、电磁兼容设计等4部分内容[1]。
其中，热设计技术为电子设计人员和可靠性设计人员提供了一系列控制电子设备温升的技术方法，使设计人员在产品设计阶段就可以采取相应的措施弥补由于热缺陷造成的可靠性不足，达到提高产品可靠性的目的[2]。
目前，电子设备的冷却技术、热控制技术已经比较成熟，而且受到军方的特别重视，我国军方已将《电子设备可靠性热设计手册》列入国家军用标准，该标准提供了军用电子设备的热设计方法，其中实用的热设计技术主要有以下几类：1）自然冷却技术；2）强迫空气冷却技术；3）液体冷却技术；4）蒸发冷却技术；5）其他冷却技术，如热管、冷板、热电制冷等[3]。
为了保证设备的可靠工作，本文的航电设备热设计优化采用加冷板自然冷却技术，分别采用5A06铝板和铬青铜两种材质的冷板进行散热。
通过使用FloTHERM进行热仿真分析和对实物样机进行热测试的方法，得到热仿真和热测试的结果，得出铬青铜冷板的散热效果更好，故采用铬青铜作为冷板进行散热。
1 航电设备结构热设计该航电设备外观如图1所示，内部结构如图2所示，主要由腔体、电源板、处理板（含母板和子板）、收发模块组成，其中关键发热元件为母板上的FPGA器件，如图3所示。
该芯片具有过热保护电路，当芯片温度高于100 ℃后，过热保护电路启动，芯片将停止工作。
基于Flotherm的智能气测仪热设计
基于Flotherm的智能气测仪热设计
苏文瑛;张自阳;王伟
【期刊名称】《机械制造》
【年(卷),期】2024(62)3
【摘要】热设计是电子设备和系统可靠性设计的一项重要内容。
基于Flotherm 软件对SQZ-500智能气测仪中的烃组分分析机箱进行热分析和热设计,确定恒温箱的温度分布,计算恒温箱的散热功率,并确定风机的型号。
应用Flotherm软件对烃组分分析机箱进行仿真,并通过实际试验验证设计的正确性和合理性。
【总页数】4页(P94-97)
【作者】苏文瑛;张自阳;王伟
【作者单位】河南工学院机械工程学院;中国电子科技集团公司第二十二研究所【正文语种】中文
【中图分类】TH83
【相关文献】
1.SQZ-500型智能气测仪设计与应用
2.SQZ-500智能气测仪软件设计与实现
3.基于Flotherm的某型电源模块热设计与优化
4.基于Flotherm热仿真的小型半导体温控箱系统设计与实现
5.基于FloTHERM的密闭风冷机箱热设计及优化分析
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FloTHERM--热设计软件你知多少
2、有材料属性的部件，可以添加热源属性，注意输入的是热负荷。比如一个部 件功耗1KW，有效输出900W，那么转化为热量输出的就是1000－900＝100W，在 theFloTHERM XT 最新研发进展.pdf
2. 海基科技FloEFD专题网络培训教程.pdf
因此，需要学习：传热学，了解三种传热方式； 流体力学，充分理解对流散热； 数值传热学：用来了解什么是离散方程，要求解那些方程； 最后是相关的行业经验的。在PC行业的大牛，到了通信行业，也需要一个积 累沉淀的过程。
2.FloTHERM软件对电脑的软硬件有哪些要求
官方给的最低硬件配置是：CPU：奔腾III 1GHz，内存：1GB，显卡：支持 OpenGL，64MB显存，1024X768分辨率 软件是32位或64位的win XP，win vista，win 7，win server 2003 & 2008 这个配置只是可以运行软件而已。针对你的应用，需要什么配置还要看你的 模型大小，能接受的计算时间。不过现在计算机随便都是4G内存，2GHz以上的 CPU主频，跑个300万网格是没有问题的。
3.FloTHERM软件在模拟电子产品散热时，其是如何工作的？
和普通的cfd软件相比，flotherm集成了建模，网格划分，计算仿真，后 处理与一体。也可以在flotherm中完成所有的热仿真需要的工作。
4.FloTHERM软件进行散热仿真，主要包括哪几步？
建模，网格划分，计算仿真，后处理
5.FloTHERM软件的模型数据库如何？
8.FloTHERM航空防务电子散热分析解决方案20120810.pdf
9.Flotherm电子产品热分析高级培训使用技巧
一.问答： 1.FloTHERM软件的技术基础是什么
基于FLOTHERM的固态功率放大器热设计
基于FLOTHERM的固态功率放大器热设计文章对L波段固态功率放大器整机结构热设计进行了研究，并结合L波段固态功率放大器设计实例，最后给出了整机的仿真及实物测试结果。
标签：热设计；固态功率放大器；热仿真；FLOTHERM引言固态功率放大器主要由功率放大模块、增益放大模块、合成模块、耦合模块和控制电路等组成，功率放大模块在大功率条件下工作时，器件发热量大，使器件处于高温状态下工作。
而高温会使元器件电性能恶化，引起失效，导致设备可靠性下降。
资料表明：单个半导体元件的温度升高10 ℃～12 ℃，其可靠性降低50%[1]。
随着器件的密集化，电子设备的功率密度增大，对热设计的需求也日益强烈。
1 整机结构设计主要设计指标如下：频率范围1GHz～2.5GHz，功率增益≥50dB，最大输入功率≤10dBm，最大输出功率≥50dBm，环境适应性满足GJB3947A-2009环境4级设备要求，另外还有输入端口驻波比、输出功率平坦度、1dB压缩点输出功率、3dB压缩点输出功率、噪声系数、谐波抑制等指标要求。
功率放大模块采用某型号功率芯片，单个芯片无论在输出功率或功率增益方面都无法达到设计要求，因此，本方案选用两极放大串联的方式满足功率增益的要求，其中前级作为推动级，末级作为功率输出级，末级使用4路放大并联的方式满足输出功率的要求，前后两个放大级中的各单管放大电路设计成完全相同的形式。
信号流图如图1所示。
功率放大模块中的功率芯片满载时功耗较高达到115瓦。
五个功率放大模块共有10个芯片，芯片总功耗高达1150瓦，并且该芯片面积小，热流密度高，散热难度很大。
综合整机内部信号流、模块的功能、可装配性和可维修性等，為了更好的散热，整机结构布局如图2所示。
散热器由上下基板和中间散热片组成，在机箱高度方向放置于机箱中部，上下基板可以贴附散热器件，可以最大限度的增加机箱散热性能。
电源自带散热风机，因此将电源单独放置于机箱左侧的电源仓，不仅有利于散热，更有利于屏蔽强电信号。
浅议Flotherm软件在电子元器件系统热设计中的应用
浅议Flotherm软件在电子元器件系统热设计中的应用摘要：Flotherm热仿真的操作流程简单，可方便地进行多次仿真实验、优化等手段来研究影响热分析精度的因素。
通过有针对性的一系列优化操作可以很好地减小误差，使得热仿真分析结果更加接近实际值，从而实现更加有效的辅助设计。
关键词：Flotherm软件；电子元件；系统；热分析为了减少温度对元器件的性能影响，在电子设备的前期热设计过程中，必须对 CPU、电源和热敏感元件的温度-性能关系进行仔细分析，并针对发现的问题采取相应措施。
在此，基于热分析软件 Flotherm 对某型 PCB 控制板进行热分析与热设计，以探寻一种具有实用价值的电子元器件可靠性分析方法。
一、Flotherm 软件简介根据传热学的基本理论，传热的基本方式有热传导、对流换热和辐射换热。
热分析软件主要根据能量守恒、动量守恒及质量守恒进行控制计算。
Flotherm 软件便是这类软件的代表之一。
数值分析法主要以离散数学、数值计算为基础，以计算机为工具，能够对大量复杂的问题进行求解，其求解过程复杂但求解精度高。
随着传热学及计算机技术的发展，数值分析法得到了很好的发展，其逐渐成为最常用的研究电子设备热仿真分析的方法。
应用Flotherm软件的核心热分析模块，可以完成从分析模型建立、网格生成、求解计算、分析报告到可视化后处理等功能，实现多个层次的分析。
该模块还包含TABLES 分析结果数据报告和VISULATION可视化后处理等功能。
软件接口模块FLO/ MCAD，不但完全支持PRO/ ENGINEER 等机械CAD 软件几何模型的直接调用并自动简化，还可以通过IGES、SAT、STEP、STL格式读入如UG、I - DEAS 和AutoCAD 等MCAD 软件建立的三维几何实体模型，可以大大减少对复杂几何模型的建模时间。
Flotherm软件在功率器件绝缘与热传导路径设计、BGA封装热性能仿真优化分析、光伏逆变器的散热设计、车载充电设备热仿真分析以及机载液晶显示器的热设计等诸多领域都有应用研究的报道。
FloTHERM热仿真及热设计的新思路专题资料集锦
5.FloTHERM 和 FloMCAD Bridge之间的智能整合
6.综合应用Inventor和FLOTHERM对系统实施热设计
电子技术的发展及集成电路规模的不断提高,使热设计已成为产品设计中要解 决的一个重要问题,同时产品的多样化对热设计亦提出了效率方面的要求。在 AUTODESK和FLOTHERM 两种平台的基础上,综合Inventor和FLOTHERM软件各自 的特点,阐述了一种满足热设计中效率与准确性两方面要求的设计方法,根据 实例简要说明该设计方法的主要思路、步骤及运算结果处理方法,说明其在工 程应用中的特点,同时指出在应用中需要注意的问题。
7.FLOTHERM对基站室内空间模型建立 EN
8.FLOTHERM在产品热设计优化中的应用
9.FloTHERM_通讯电子产品散热仿真实例详解
10.流动阻尼元件在 FloTHERM 中的应用.PDF
11.Flotherm中的接触热阻的设置与验证
12.FloTHERM_电子电池冷却方案.pptx
13.FloTHERM软件基础与应用实例-样章.pdf
FloTHERM热仿真及热设计 的新思路专题资料集锦
更新时间：2014-12-26
以下是小编整理的一些有关FloTHERM热仿真及热设计的新思路专题资料，
其中包括了此次培训的相关资料以及相关的案例文档和视频资料。有关文档 的下载，可以到研发埠网站的专题模块，输入相应的专题名，搜索到相应的
专题少
笔记本电脑散热大比拼！
更多资料：/Home.html
3.FloTHERM PCB通过仿真优化 PCB 协同设计.pdf
4.FloTHERM PACK 快速生成优化的半导体封装热模型 FloTHERM PACK 是一款给予网络的软件程序，它以最小的投入，生成IC封装
最全的热设计基础知识及flotherm热仿真
对流换热
牛顿冷却公式：
其中α为对流换热系数，单位W/(m2·K)，表征了换热表面的平均对流换热能力。A为参与热交换的有效面积，△T为表面温度与流体温度之差。
由牛顿公式可得对流换热热阻计算公式为：
自然对流换热系数在1~10W/(m2·K)量级，实际应用时一般不会超过3~5 W/(m2·K) ；强制对流换热系数在10~100 W/(m2·K) 量级，实际应用时一般不会超过30 W/(m2·K) 。
1）为最常见的界面导热材料，常采用印刷或点涂方式进行施加。 2)用于散热器和器件之间，散热器采用机械固持，最主要的优点为维修方便,价格便宜。 3）因可以很好的润湿散热器和器件表面，减小接触热阻，所以其导热热阻很小， 适合大功率器件的散热。 4）使用时需要印刷或点涂，操作费时，工艺控制要求较高，难度大。
热辐射
电子设备冷却方法的选择
温升为40℃时，各种冷却方法的热流密度和体积功率密度值
电子设备冷却方法的选择
冷却方法可根据热流密度和温升要求，按照下图关系进行选择。这种方法适用于温升要求不同的各类设备
由此图可知，当元件表面与环境之间的允许温差ΔT为60 ℃时，空气的自然对流（包括辐射）仅对热流密度低于0.05W/cm2 时有效 。强迫风冷可使表面对流换热系数大约提高一个数量级，如在允许温差为100 ℃时，风冷最大可能提供1W/cm2 的传热能力。
热辐射
任意物体的辐射能力可用下式计算
镜体是指反射比ρ=1的物体。 绝对透明体是指穿透比Τ=1的物体。 绝对黑体是指吸收比α=1的物体。
黑度：在一定温度下，将灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比定义为物体的黑度，或物体的发射率，用ε表示。
热辐射
物体表面的辐射计算是及其复杂的，其中最简单的是两个面积相同且正对着的表面间的辐射换热量计算公式：
FloTHERM—电子器件及设备热设计CFD解决方案
1．电子器件/设备热设计需求分析
在电子封装技术水平不断提高的当今， 电子产品的外形尺寸也朝着轻便小巧的 方向发展，从而使得单位热流密度值迅速增大。电子产品输出的是电信号，输入功 率的很大一部分都成为了热功耗。这部分热功耗会造成元器件结点温度的急剧升 高， 而电子产品的温度对其能否安全可靠地运行影响非常之大。 当元器件在很高的 温度下工作时，其失效率按指数关系增长。不仅如此，电子产品的行业特性决定了 其产品更迭迅速，在合理地对产品进行热设计，使其安全可靠运行的同时，如何加 快产品的研发周期也成了重中之重。 随着 CFD 技术的发展， 热设计的方法也由之前的手工计算方案转为 CFD 方案。 CFD 解决方案不仅解决了手工计算方案无法考虑 3D 计算、 计算结果不精确及无法 对系统散热性能改善提供帮助等问题，更加快了电子产品的设计周期。 作为产品设计的一部分，CFD 仿真一直以来被认为不易操作、应用不灵活和 计算费时等，直接导致绝大部分工程师没有使用 CFD 软件的技能和知识。这是因 为以前及现在很多 CFD 软件都需要用户具有深厚的计算流体动力学方面的专业 知识，从而有把握获得精确的仿真结果。例如，用户需要知道如何将他们的 CAD 模型转换到 CFD 软件中，如何对模型进行布尔操作，从而对流动区域进行实体建 模、创建网格、确定边界条件、选择正确的物理模型，调整求解设置确保迭代收敛 等其他工作。此外大部分 CFD 软件都需要用户进行大量的调整，诸如手动修改网 格以提高网格质量，调整松弛因子等求解控制选项以获得结果收敛等。 但最近几年新一代 CFD 软件的出现， 克服了这些缺点。 这种软件使用 3D CAD 模型， 自动探测流动区域和划分网格， 使不具有深厚计算流体动力学知识的工程师 也能轻松使用。新一代 CFD 软件包含了成熟的自动控制功能，不必进行手动调整 就可以确保结果收敛。 同时软件采用先进的网格划分技术， 使得计算时间大为缩短。 使工程师可以将更多的时间和精力投入到优化产品的性能当中。
液冷固态发射机热设计
液冷固态发射机热设计通过对某地面雷达发射机的冷却系统设计，介绍了固态发射机的液体冷却系统设计方案，进行了热分析，讨论了其中的关键技术。
1 引言随着固态发射机在雷达中的推广使用，越来越多的发射机采用高功率密度的结构设计，这就意味着微波功率晶体管工作时有更高的热流密度。
结构设计师需要进行系统周密的热设计，确保发射机在恶劣的环境下可靠地工作。
强迫液冷是一种较好的热设计解决方案。
2 冷却方案某地面雷达发射机采用了分布式固态发射机，其单个功放组件的最大热耗为620W，微波功率晶体管（以下简称晶体管）的热流密度为28 W/cm2，晶体管法兰面最高允许工作温度为75°C，工作环境温度为-20℃～+50℃。
对于安装于天线背面的分布式固态发射机，其冷却方式基本上有两种：强迫风冷和液体冷却。
采用强迫风冷的冷却系统结构简单、紧凑，成本低，设备量少，但受外形尺寸及重量的限制，其所能提供的风速有限，适合功放组件热耗及晶体管放大器热流密度较低的场合。
液体冷却（这里指的是间接液体冷却）系统相对复杂，设备量大，成本高，但其承受的热流密度大，散热效率高，热负载温度梯度小，适合功放组件热耗及晶体管放大器热流密度较高的场合。
固态发射机热设计的主要目标是让晶体管在预定温度范围内可靠地工作，对于本例，优先考虑强迫风冷方案。
按温升校核，强迫风冷固态功放组件的温升由四个部分组成：冷却空气吸收热量后的温升，对流换热温升，散热器底板的传导温升，接触热阻温升。
由设计依据可知，固态功放组件的总温升Dt须小于75-50=25°C。
通过样件试验，在底板衬铜的情况下，在平均风速7.5m/s时，末级组件中单个晶体管最高温升达到26°C。
在重量及体积要求严格的天线阵面上，给固态功放组件提供大于7.5m/s的风速是比较困难地。
通过计算及样件的试验，采用强迫液冷较为合适。
另外，从环境适应性的角度看，液体冷却方案要优于强迫风冷方案（与外界环境直接换热）。
基于Flotherm的光波测试平台热设计
中电科思仪科技股份有限公司山东青岛 266500摘要：本文对光波测试平台的整机结构进行了热分析，通过Flotherm仿真对整机结构的热设计进行优化，并给出仿真和实例测试结果。
关键词：光波测试平台；Flotherm；热设计；1引言光波测试平台是一种多通道、高灵敏度、高精度的光波综合测试仪器。
主要包含光偏振控制器模块、光扰偏器模块、光功率计模块、单多模光衰减器模块、光开关模块等。
各模块普遍使用了电路板以及表面贴装器件，使用过程中局部会产生较高的热流密度。
高温会对电子元器件的使用寿命产生有害影响，进而影响仪器的可靠性。
资料表明：单个元器件的温度升高10-12℃，可靠性降低50%[1]。
因此，对光波测试仪器进行合理的热设计具有非常重要的意义。
2整机结构设计综合考虑现有光开关模块、光功率计模块、光衰减器模块等标准化光模块以及各用户对整机小型化、低成本、带显示功能等方面的要求。
本机的主要结构设计目标是：兼容现有的光模块、具备功能按键、具备显示功能（采用4.3寸液晶屏）、外形尺寸宽×高×深=319.5mm×132.5mm×350mm、环境适应性满足GJB3947A-2009环境4级设备要求。
2.1光模块结构如图1所示，当前现有的标准化光模块主要由面板组件、连接板组件、上盖组件、下盖组件等组成。
各部分均采用钣金件加工，成本低且加工周期短，具有良好的可生产性。
图1 标准化光模块及结构组成2.2模块结构布局各模块的上盖组件设计有导轨，仪器的前面板设计有滑槽，模块与前面板采用竖直插入的装配关系。
前面板均匀设计有8个槽位，可满足不同宽度标准化光学模块的顺利插入。
通过选配不同功能的光波测量模块，任意搭配组合，满足用户多样化光波测试需求。
图2 模块结构布局2.3整机结构布局本机的主要热源为电源、光模块，为减少电源发热对各模块的不良影响，应尽量让电源远离光模块，在结构设计时将电源置于远离模块的一端。
FLOTHERM热设计软件指南
Mentor Graphics Mechanical Analysis Division (原 FLOMERICS 公司) 于 1989 年开发全球第一个开发专门针对电子散热领域 的 CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体力学)仿真软件-FloTHERM 软件。公司的研发人员是全球第一批研究 CFD 理论的科研人员，也是最早一批将传统的 CFD 分析手段加以改变，使之达到真正意义上的工程化的先驱者。
每年 FloTHERM 用户均有机会参加坤道公司举办的各类研讨会和讲座并相互交流，非常利于设计人员水平的提高。由于有全球 主流厂商的支持，用户也可以很容易地从各供应商或 Mentor Graphics 公司用户支持区 SupportNet 获取从 IC、散热片到风扇、 电源等部件的模型用于产品整体分析，这些优势是其他同类软件产品无法相比的。
薄板模型
热阻-热容网络模型 4) 高级 Zoom-in 功能: 高级 Zoom-in 功能可将上级模型计算结果作为下级模型计算的边界条件，使得模型计算结果层层传递，从系统级到子系统级， 简化计算过程，减轻工作量，从而大大缩减模型分析时间。
专业稳定的求解器与网格技术
z 求解器：采用专门针对电子散热的有限体积法求解器，与传统的 CFD 求解器不同，FloTHERM 求解器不但应用了数值方 法的解算，同时结合了大量专门针对电子散热而开发的实验数据和经验公式。这些实验数据和经验公式多数为 Mentor Graphics Mechanical Analysis Division 独家拥有，是 Mentor Graphics Mechanical Analysis Division 专注于电子设备热设计行业二十年 中最为宝贵的财富之一；
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２ ． 中国空空导弹研究 院 通信 与技术研究所 ， 河南 洛阳 ４ ７ １ ０ ０ ０ ）
摘 要： 以遥 测发射机 为研 究对 象， 建立 了其 热模 型 ， 并利 用 Ｆ ｌ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ 软件进行 了 多种＿ Ｔ － ； Ｋ＇ Ｆ的热仿 真 ， 从 热传 导、 热对
流、 热辐射三 个方面对影响遥测发射机热环境 的各 因素进行 了分析 ， 得到 了有 效的遥 测发射机热设计 方案 。
１ 基础 理论
１ ． １ 传 热 学基 础 理 论
和内源产生的量 的总和【 ５ Ｊ 。
２ 遥测发 射机热模 型的建立
传热学研究将热传递分为热传导 、对流换热和
． １ 遥 测发 射 机热 设 计 的流 程 热辐射三种基本方式『 ３ ｊ 。热传导遵循傅 里叶定律 ， 描 ２ 遥测发射机热设计 的 目的是保证其 内部所有元 述 了物体之间通过微观粒子的热运动完成 的传热过
组件 ， 其热 设计 是 导 弹热设 计 中的重要 环节 。 本 文 基 于传 热 学 和 流体 力 学 理 论 建 立 遥 测 发 射
ａ
Ｏ ｔ
（ ｆ Ｐ ｄ ） ＋ Ｊ ｎ ‘ （ Ｐ ） ａ Ａ
（ ２ ）
机的热模 型 ， 应用 Ｆ ｌ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ软件进行热仿真 。根据仿
：
真 结 果 分 析 热 控 手 段 对 遥 测 发 射 机 热 环 境 的影 响 ， 提 出 了遥测 发 射机 热 设计 的科 学依 据 。
ｆ ． （ ｒ ． ｇ ｒ ｄ ￣ ） ｄ Ａ ＋ ｆ ＆ ｄ Ｖ
公式 （ ２ ） 表 明热 量 随 时 间 的变 化 量 等 于 由边 界 流 入 控 制容 积 的量 、 由边界 扩 散 进 入 控 制 容积 的量
作 者 简 介 ： 张 磊 鸣 ？ （ 蒿 １ ９ ７ ６ ＿ 一 ） ， ＇ 男 ’ ， 山 西 ｌ 临 临 猗 人 ， 高 级 工 程 师 Ｊ ｌ 币 工 程 师 ， 在 读 工 程 硕 士 ， 现 从 事 空 空 导 弹 通 信 系 统 设 计 工 上 作 。
１ ０６
《 装备制造技术｝ ２ ０ １ ４ 年第 １ 期
器 件 工作 温 度 不 超 出元 器 件 温 度 指标 范 围 ，并 且 工
表 １ 遥 测 发 射 机 材料
材料 温度（ Ｃ） 密度 （ ｋ ｇ ／ ， ｍ ３ ） 热传导系数 （ Ｗ／ ｍ Ｋ ） 比热容 （ Ｊ ， ｋ ｇ Ｋ］
１ ｏ ｏ 【 ． Ｙｌ ２ ２ ０ ０ ３ ０ ０ Ｆｒ ４ １ ２ ０ ０ ０ ． ３ ２ ４ ３ ０ ｌ ９ ３ ９ ２ １ １ ０ ４ ７ １ １ ３ ０ ８ ８ ０
程； 对流换热遵循 牛顿冷却公式 ， 描述 了流动的流体 与 固体 表 面直 接 接 触 时 ，由 于温 差 引 起 的两 者 之 间
的热量转换过程 ；热辐射描述 了由于温差产生的借
就是弹载 电子设备工作热环境的恶化 。热环境的恶 助 电磁波辐射进行 的热量传递 ，热传递实质上是热 化会加剧 电子设备承受 的热应力 ，造成其可靠性的 量互相辐射和吸收 的综合效果 ，低温物体吸收的净 降低 。大量的可靠性研究表明 ， 电子设备的失效 主要 热量遵循斯蒂芬 一 玻耳兹曼定律。 由热 因素 失 效 引起 ，随着 电子 元 器 件节 点 温 度 的升 １ ． ２ 热 控 制方 程
作温度满 足弹载元器件 的降额要求 。这些数据需要 通过热设计 需求分析 和一定 的测试得到 。遥测发射 机热设计就是 先利用基础数 据建立完 整 的热模 型 ， 再利用模 型进行各个工况下热环境的仿真。遥测发
关键词 ： 热设 计 ； 仿真 ； Ｆ ｌ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ
中图分 类号 ： Ｔ Ｎ ８ ３
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ４） ０ １ — ０ １ ０ ６ — ０ ４
随着 相 关 设 计 技 术 的发 展 ，空 空 导 弹 向着 飞行 更快 、 射程更远 、 信 息 处 理 能 力更 强 和结 构 更 小 的方 向发 展 ， 随着 这 些 性 能 的 提高 ， 需 要 面 临 的 问题 之 一
弹 载 电子设 备 是 由多 个 功 能 子 系 统 组 成 的 复 杂
掣
０
＋ ｄ ｉ ｖ （ ｐ ￣ ｏ ｕ ） ＝ ｄ （ Ｆ ・ ｇ ｒ ａ ｄ ｑ ￣ ） ＋ Ｓ
（ １ ）
１ ． ３有 限元 体 积法
热控 方程可 以采用数 值计算 的方法 近似求 解 。 系统之间以及外部环境之间的相互联系和作用 ， 热设 由于 有 限体 积 法 能 够 得 出直 观 的物 理 解 释 ，是 目前 计过程是一个系统级 、 组件级和元件级热设计相互迭 流体流动和传热 问题求解 中应用较广 的数字求解方 代 的过程 ， 组件级热设计是这一迭代中的关键环节圜 。 法 。将 控 制 方程 在 控制 容 积 内进 行积 分 可得 ： 电子系统 ， 其热设计需要综合考虑基础元素 、 子系统 、 遥测发射机是弹载电子设备 中一个 主要 的长时工作
Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． １ ， ２ ０ １ ４
基于 Ｆ Ｉ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ 的遥测 发射机 热设计
学 航 空航 天 学 院 ， 上海 ２ ０ ０ ２ ４ ０ ；
高， 元器 件 的失 效 率 呈指 数关 系增加 。 著名的 Ｉ Ｏ ￣ Ｃ 原
热模型中的热量传递遵循质量守恒方程 、 动量守
恒方程 和能量 守恒方 程［ ４ １ ， 可 以用通 用变量 方程表 示 ：
， 、
则指 出： 当电子产 品的温度每升高 １ ０ ℃， 其失效率将 有 一个 数 量 级 的 增 长 ｌ ｌ ｌ 。 因此 ， 改 善 弹 载 电子设 备 热 环境是空空导弹设计 中急待解决的问题 。