概要
Thermal resistance network (熱抵抗単一モデル)は、熱源とその熱源から周囲の領域への熱伝達の影響を近似するために使用することができます。適用例としては、複数の小さな抵抗、LED、またはプロセッサチップを実装したPCBなどがあります。
準備
- Thermal resistance network (熱抵抗単一モデル)は、 Conjugate heat transfer v2.0 (共役熱伝達 v2.0) および Conjugate heat transfer (IBM) (共役熱伝達(IBM)) 解析タイプで利用できます。
- Thermal resistance network (熱抵抗単一モデル)で近似できるのは、直方体(ソリッド)のみです。元の形状が、熱抵抗ネットワークを介してモデル化したいオブジェクトのより詳細な特徴を解決する場合は、単に長方形のボックスで置き換えてください。
下の図では、左側のモデルは複数のリード線とケーシングを含む複雑な形状を表し、右側の形状はThermal resistance network (熱抵抗単一モデル)とした簡略化された形状を示しています:
| ご存知でしたか？ |
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図1のCAD設定を CADモード環境で2つの簡単な操作で行うことができます。
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Thermal Resistance Network (熱抵抗単一モデル)の作成
- Conjugate heat transfer (共役熱伝達)解析でAdvanced conceptsに移動し、Thermal resistance networkを追加します。
- 近似したい部品の上面をThermal resistance network (熱抵抗単一モデル)として割り当てます。この場合の上面とは、物体が固定されている方向と反対側を向いている面を意味します。下図を参照してください:
Thermal resistance network (熱抵抗単一モデル)は簡略化された熱モデルを想定しています。SimScaleでは、 Star Network Model (5抵抗モデル)とTwo Resistor Model (2抵抗モデル)の2つのモデルが利用可能です。
Star Network Model (5抵抗モデル)では、Top resistance (上面の抵抗)、Side resistance (側面の抵抗)、Board resistance (下面の抵抗)、Board interface resistance (下面の境界の抵抗)の抵抗を指定できます。Two Resistor Model (2抵抗モデル)では、側面は断熱的であると仮定されるため、ユーザーは 側面の抵抗を設定することはできません。
Star Network Model (5抵抗モデル)の設定例を示します:
- 全方向の熱抵抗を定義します。ネットワークは、直方体の各面を平均温度でモデル化し、指定された熱抵抗に基づいて、対流によって周囲の媒体に熱を伝えます。
| Thermal resistance network (熱抵抗単一モデル)の割り当て |
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Thermal resistance network (熱抵抗単一モデル)で設定された部品はMaterial (材料物性)を割り当てることはできません。 部品がMaterial (材料物性)とThermal resistance network (熱抵抗単一モデル)に割り当てられている場合、1つの部品に複数の割り当てが検出されるため、シミュレーションを開始することができません。 シミュレーションは次のエラーメッセージを表示します: “The following entities of thermal resistance network(s) have been assigned to other settings. Please remove these assignments: part1″ |
図3では、割り当てが1つの面(一番上の面)を含んでいることに注意してください。各抵抗を明確にするために、下の図は熱抵抗モデルを表しています:
4つの側面は、単一の熱抵抗値と仮定されます。Board interface resistance (下面の境界の抵抗)はボードとチップの間に熱伝導ペーストがある場合に、その熱抵抗値を設定します。
| 重要 |
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SimScaleのThermal resistance network (熱抵抗単一モデル)とスターネットワーク抵抗モデルの主な違いは側面抵抗です。下図は2抵抗モデルの表現です:
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その他の注意事項
重要な注意点として、Thermal resistance network (熱抵抗単一モデル)に割り当てられたモデルはセルゾーンとして扱われるため、メッシュ設定が反映されません。さらに、Thermal resistance network (熱抵抗単一モデル)に割り当てられたモデルと周辺領域の間に定義されたすべての接点は無視されます。つまり、Thermal resistance network (熱抵抗単一モデル)の影響は常に接点よりも優先されます。
バックグラウンドでは、面(上面、側面、下面)の各セットについて、以下の計算が行われます:
- 面の温度領域平均が計算されます。
- 平均温度を把握している状態で、ソルバーはThermal resistance network (熱抵抗単一モデル)の中心(接合部)の抵抗値と電源値を使用します。この値は、Result controlを介してソルバーのログに保存されます。
- 接合部の温度がわかると、各方向の熱流束が計算されます。
- アルゴリズムは、熱流束情報を使用して、各面に適切な温度勾配を設定します。
このようにして、各境界を通る熱流束の現実的な挙動が達成されます。
| 注 |
| シミュレーションを実行する際、いくつかの面がThermal resistance network (熱抵抗単一モデル)とインターフェースの両方に割り当てられているという警告が表示されます。この警告は無視できます。シミュレーションはContacts (接触)よりもThermal resistance network (熱抵抗単一モデル)を優先します。 |
Thermal resistance network (熱抵抗単一モデル)を使用したシミュレーションと詳細形状を使用したシミュレーションの比較に興味のある方は、こちらの サンプルプロジェクトをご覧ください。