
電子機器の熱設計では、CPUの熱暴走抑制とパフォーマンス向上のために、適正温度を満足する放熱設計が必要となります。
今回は、ファンとヒートシンクを冷却器としたCPUクーラーを解析モデルとし、FLOEFDによる熱流体解析でCPU温度を把握しました。
CASE
電子機器の熱設計では、CPUの熱暴走抑制とパフォーマンス向上のために、適正温度を満足する放熱設計が必要となります。
今回は、ファンとヒートシンクを冷却器としたCPUクーラーを解析モデルとし、FLOEFDによる熱流体解析でCPU温度を把握しました。
● 解析モデル
図1に解析モデルの概要を示します。
本解析では簡略化のため、ヒートシンク、CPU、銅コア以外の部品には断熱材を設定しました。
ファンの回転は、図2で示すようにファンの周囲に回転領域を設定し、回転参照フレーム(ローカル領域 平均化)機能で回転体解析を行いました。
図3に断面の流体・固体温度のコンターと流体の速度ベクトルを、図4に固体温度のコンターと熱流束、CPU温度の最大値を示します。
今回の解析事例では、ファンとヒートシンクを冷却器としたCPUクーラーをFLOEFDで熱流体解析し、CPU温度を把握しました。
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本モデルにおいて、CPUはヒートシンクとファンで冷却され、70℃程度に制御できることが分かりました。
このように、FLOEFDでは電子機器の熱問題を解析することが可能です。
FLOEFDは薄板セル機能により、薄板形状を細かなメッシュで分割することなく認識可能であり、メッシュ数を削減できます。
例えば、図6は本モデルのヒートシンクの断面プロットであり、フィン形状内部をメッシュ分割することなく形状認識できていることが分かります。
解析タイプ | 外部流れ、熱伝導、重力考慮 回転(タイプ:ローカル領域 平均)、定常解析 |
---|---|
流体 | 空気 |
固体材料 | ヒートシンク、CPU:アルミニウム 銅コア:銅 その他:断熱材 |
環境温度 | 38℃ |
CPU発熱数(熱設計電力) | 75W |
ファン回転速度 | 4400rpm |
使用ソフト | Simcenter FLOEFD |
---|---|
メッシュ数 | 37万セル |
計算時間 | 24分 |
CPU | 11th Gen Intel(R) Core(TM) i7-11850H @ 2.50GHz |
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