CAE工程师必看！若何经由进程仿真优化CPU冷却系统_温度_散热器

随着人们对我们设备的打算能力的期望越来越高，对有效的电子冷却的需求也越来越大。
基于云的仿真使工程师能够测试多个场景并验证设计，而无需进行每次迭代的原型设计所花费的韶光和金钱。
本文向您展示了如何进行并提出了来自Forwiz System的案例研究，该公司利用热仿真进一步优化了CPU冷却系统，从而以更低的本钱赢得了客户提高的产品性能。

CPU冷却系统通过利用热管和散热器有效地将热量从敏感（且昂贵）的组件中转移出去。
热管是具有高导热率的快速传热设备，有时传导热量的效率是范例金属的100倍。

基于量身定制的热管和铝制散热器系统的大功率CPU冷却

热管将CPU产生的热量通报到散热器。
散热器的功能是增加与空气的打仗面积，以通过自然或逼迫对流到周围环境的办法来加速终极的散热。
为了有效地实行CPU冷却，须要优化每个组件。

从实质上讲，电子设备冷却的设计过程是非常反复的。
CPU冷却系统须要许多参数，每个参数都起着至关主要的浸染。
在优化过程中，工程师将得到多种策略进行实验，包括调度热管数量或变动其直径，增加散热片的数量或调度其厚度，利用表面处理，采取辐射涂料以得到最佳效果通过热辐射或测试不同材料产生的热量丢失。

由于工程师们正在努力寻求针对这些多个参数的最佳办理方案，因此在进行原型制作之提高行虚拟测试代表着巨大的本钱和节省韶光的机会。
CPU冷却系统的传统设计事情流程涉及针对设计的预期结果（常日是目标温度）进行测试。
在热剖析过程中未达到所需冷却性能的设计须要第二次或第三次迭代，这意味着要制造多个原型。
制造，运输和准备用于测试的原型都会造成韶光延迟，并增加过程中的步骤数量，从而增加涌现问题的可能性。
通过仿真，工程师可以在更短的事情流程中以更短的周转韶光来测试多种场景。
经由测试和仿真优化的设计可以移至过程的末了阶段，这意味着原型测试以及与之干系的本钱和韶光投资仅需进行一次。

受早期仿真影响的事理图产品开拓过程

基于云的仿真使这一点更加深入。
通过将打算能力转移给做事器，无论工程师的硬件容量如何，都可以访问高保真工程仿真。
SimScale等基于云的仿真平台使并走运行所有仿真成为可能，从而将设计过程从数周缩短至数小时。
内部快速迭代肃清了对外部仿真顾问的需求，从而节省了本钱，如EUROpack A / S。
在将SimScale集成到他们的事情流程中时创造。

IT做事公司Forwiz System收到客户的要求，以改进其2U做事器中CPU的散热。
市场上有售的CPU冷却器无法知足其具有许多内核的CPU芯片的冷却需求。
实际上，当芯片完备运行时，CPU温度很随意马虎超过90摄氏度。
这限定了它们的CPU不能完备运行。

由于固定在做事器中的不同组件的位置和支配是固定的，因此Forwiz必须在现有系统中事情以应对寻衅。

为了得到更好的冷却性能，他们首先利用以前未利用的周围空间来增加散热器上部的宽度。
然后，他们增加了更多的热管以适应新增加的尺寸，末了，他们利用了一种分外的涂料，该涂料具有高发射率，可以产生更多的热辐射。

基准冷却器（赤色）和优化的热管/散热器冷却系统（蓝色）的CPU组件温度。

他们最初的实验结果表明，与现有的“基准”冷却器设计比较，构造变革显著提高了性能。
防辐射涂料的浸染也导致温度低落，但不明显，这是值得把稳的，由于这须要额外的本钱和制造过程。

Forwiz对CPU冷却系统所做的变动将事情温度从90摄氏度降落到80摄氏度，间隔目标温度（客户的CPU芯片可以完备运行的目标温度）不到5度。
借助基于云的仿照，工程团队能够进一步优化并为客户供应目标温度。

可视化由散热器和热管周围的外部风扇引起的温度和逼迫对流

Forwiz利用SimScale的CHT求解器来测试热管的几何形状以及CPU冷却器中的散热片数量，并验证其先前冷却策略的有效性。

通过进行100多次仿真，结果不仅表明它们最初的构造变革导致温度降落了15摄氏度，而且还揭示了高发射率涂料可能占了其余4摄氏度。
优化后的新散热器几何形状通过仿真，温度又降落了5摄氏度。
利用新发起的CPU冷却系统，终极达到的温度约为77-76摄氏度，达到了客户设定的目标温度。

对付Forw​iz而言，仿真使工程团队能够得到最佳的冷却性能，并促进其客户CPU的全部运行能力。
云中的仿真是设计职员以快速且高度迭代的办法寻求最佳热管理的强大工具。