电子行业从上世纪六十年代开始起步，发展至二十一世纪的今天，产品已经从开始时的实现简单功能到现今的完成复杂功能（例如从最初的加法机到如今的万亿数量级的超算机）。另一方面，产品复杂性导致的元器件集成度越来越高，使得今天的电子工程师面对巨大的设计及制造上的挑战。
一、电子设备热设计的必要性
在电子设备中，热功率损失通常以热能耗散的形式表现，而任何具有电阻的元件都是一个内部热源，如图1所示。
图1 热量产生示意图
电子设备是由大量的电子元件组成的，当电子设备正常工作时，其输入功率要高于输出功率，高出这部分功率则转化为热量耗散掉，如果这些热量不能顺利地导出，就会产生内部高温，高温会导致元器件失效，单个元器件失效会导致整个设备的失效。
图2是美国空军对导致电子设备失效的原因的调查，调查结果表明导致元器件失效的主要原因就是高温。
图2 美国空军对导致电子设备失效的原因的调查
在电子行业，器件的环境温度升高10 ℃时，往往失效率会增加一个数量级，这就是所谓的“10 ℃法则”。
每种器件失效前的平均时间是其所承受的应力水平、热应力和化学结构的综合因素的统计函数。降低热应力能够使失效率显著地降低，见表1。
表1 高低温时部分元器件失效率及比值
| 元器件名称 | 基本失效率 | 高低温失 效率比值 | ||
| 高温 | 低温 | |||
| 晶体管 | 160℃时0.064 | 40℃时0.008 | 120 | 8：1 |
| 玻璃和陶瓷电容 | 125℃时0.029 | 40℃时0.0009 | 85 | 32：1 |
| 变压器和线圈 | 85℃时0.0267 | 40℃时0.001 | 45 | 27：1 |
| 碳膜电阻 | 90℃时0.0063 | 40℃时0.0002 | 50 | 31：1 |
| 集成电路芯片 | 90℃时0.51 | 40℃时0.0068 | 50 | 7.5：1 |
随着软件技术和计算机硬件的飞速发展，如今电子产品的设计已进入了面向并行工程的CAD／CAE／CAM时代，设计及评估人员都能够依靠计算机仿真技术更好的展开工作。
热仿真能够在样品和产品开始之前确定和消除热问题，借助热仿真可以减少设计成本、提高产品的一次成功率，改善电子产品的性能和可靠性，减少设计、生产、再设计和再生产的费用，缩短高性能电子设备的研制周期。热分析软件能够比较真实的模拟系统的热状况，应用热分析软件，在设计过程中就能预测到各元器件的工作温度值，这样就可纠正不合理的布排，取得良好的布局，从而可以缩短设计的研制周期。其次，经过若干次的改进设计，设计工程师可以对电子设备进行有效的热控制，使它在规定的温度极限内工作，从而可以提高电子设备的可靠性。
ANSYS 在解决电子系统的系统级散热设计方面有着最好的专业技术优势，应用专业的CFD计算软件群，能够在模型建模、快速的网格生成、强大的求解计算、完善的后处理等方面拥有独特的优势。
图3 基于ANSYS Fluent 的电子散热问题分析基本工作流程
二、电子散热仿真中的几何处理（SCDM）
ANSYS SpaceClaim Direct Modeler（简称 SCDM）是基于直接建模思想的新一代3D建模和几何处理软件，可以提供给CAE分析工程师一种全新的CAD几何模型的交互方式，从而显著地缩短产品设计周期，大幅提升CAE分析的模型处理质量和效率。
图4 SCDM 新一代3D建模和几何处理软件
对于电子散热问题，通常工程师需要处理大量固体电子元器件的几何模型，而且这些器件大多不是同一种材料，因此还要考虑多个实体间的干涉与缝隙；同时，工程师还需要获取固体之间的流场区域，并根据不同的情况进行几何分类（如风扇区域、格栅区域等）。
对于电子散热仿真中纷繁复杂的几何问题，SCDM可以结合自身特点，高效的完成几何修复与几何简化的工作，从而使CAD设计与CAE仿真建立高速桥梁，完成仿真的第一步。
图5 使用SCDM修复和简化的电子器件几何模型
图6 SCDM软件快速获取流体仿真区域
三、电子散热仿真中的网格工具（Workbench Meshing）
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标签：仿真,散热,SCDM,Fluent,设计,几何,ANSYS,电子设备 From： https://blog.csdn.net/fangzhenxiu6688/article/details/139625225