ứng dụng mô phỏng nhiệt trong thiết kế nhiệt điện tử ô tô
Ngày nay, các chức năng điện tử trên ô tô ngày càng gia tăng và sẽ sớm vượt quá giá trị mà các chức năng cơ học mang lại. Chức năng điện tử cũng đang trở thành yếu tố cạnh tranh chính của các mẫu xe. Những hạn chế trong việc giao hàng đúng thời hạn của các mô hình không còn là thiết kế cơ khí nữa mà là thiết bị điện tử và phần mềm. Vì vậy, chúng ta không chỉ nên thiết kế các linh kiện điện tử này một cách nhanh chóng mà còn phải làm cho chúng có hiệu suất, chất lượng cao và đáp ứng tiêu chuẩn về độ tin cậy.
Nguồn nhiệt chính của thiết bị điện tử là chip bán dẫn (IC). Những con chip này rất nhạy cảm với nhiệt độ, điều này khiến việc thiết kế tản nhiệt trở thành một thách thức. Quá nóng sẽ khiến chip bị hỏng sớm. Với sự gia tăng của các chức năng, các vấn đề tản nhiệt liên quan ngày càng trở nên nổi bật, điều này đã trở thành một yếu tố hạn chế tiềm tàng trong sự phát triển của thiết bị điện tử. Đối với các thiết bị chính, cần có chiến lược làm mát thích hợp để tránh quá nhiệt và hỏng hóc.
Quản lý nhiệt tốt nên được thiết kế ở giai đoạn khái niệm của quá trình phát triển. Những sản phẩm này thường là những hệ thống phức tạp và cần sự hợp tác của một số bộ phận thiết kế có nền tảng khác nhau: kỹ sư IC và FPGA, kỹ sư bố trí PCB, kỹ sư sản xuất, nhà phát triển phần mềm, kỹ sư độ tin cậy, nhà thiết kế cơ khí, kỹ sư tiếp thị, kỹ sư điện tốc độ cao và tần số vô tuyến, v.v... Trong giai đoạn lên ý tưởng, cần phải đưa ra các quyết định liên quan đến tính khả thi của sản phẩm. Nó liên quan đến việc "liệu năng lượng nhiệt do hệ thống tạo ra có thể được quản lý hiệu quả theo không gian, kích thước, hiệu suất và chức năng mong muốn nhất định không?"
Các nhà thiết kế cơ khí hoặc kỹ sư thiết kế nhiệt có thể dễ dàng tạo ra các mô hình khái niệm về IC, PCB và khung máy, sau đó mô phỏng chúng để xem liệu chúng có thể tản nhiệt hiệu quả hay không. Nếu vậy, thiết kế có thể tiến hành từ góc độ quản lý nhiệt. Nếu nhân viên của bất kỳ bộ phận thiết kế nào khác nhận thấy không thể tiếp tục sau giai đoạn ý tưởng, họ có thể cần thay đổi các thông số kỹ thuật chức năng, thông số kỹ thuật kích thước, thiết bị được sử dụng hoặc một số yếu tố khác của hệ thống. Tuy nhiên, nếu vấn đề được tìm thấy và thiết kế lại trong quá trình phát triển tiếp theo, chi phí sẽ tăng lên đáng kể.
Sử dụng phần mềm mô phỏng nhiệt mới nhất, kỹ sư thiết kế có thể thực hiện phân tích tổng thể, nắm bắt xu hướng, nhanh chóng giải quyết vấn đề, giải quyết và so sánh nhanh chóng các phương án khác nhau để đạt được tiến độ dự án lớn hơn, nhằm bổ sung hiệu quả cho công việc của các nhà phân tích toàn thời gian trong giai đoạn xác minh sau này của dự án. So với phần mềm CFD truyền thống, thời gian chu trình mô phỏng có thể rút ngắn từ vài tuần xuống còn vài ngày hoặc một ngày. Các nhà thiết kế có thể so sánh nhiều phương án thiết kế khác nhau để phát triển các sản phẩm có tính cạnh tranh và đáng tin cậy hơn, đồng thời thời gian chu kỳ mô phỏng ngắn hơn có thể tăng tốc độ ra mắt sản phẩm.
