تطبيق المحاكاة الحرارية في التصميم الحراري الإلكتروني للسيارات
في أيامنا هذه، تتزايد الوظائف الإلكترونية في السيارات، وستتجاوز قريباً القيمة التي توفرها الوظائف الميكانيكية. أصبحت الوظائف الإلكترونية أيضًا العناصر التنافسية الرئيسية للنماذج. لم تعد القيود المفروضة على تسليم النماذج في الوقت المحدد تتعلق بالتصميم الميكانيكي، بل بالإلكترونيات والبرمجيات. لذلك، لا ينبغي علينا فقط تصميم هذه المكونات الإلكترونية بسرعة، ولكن أيضًا جعلها تتمتع بأداء عالٍ وجودة وتلبية معايير الموثوقية.
مصدر الحرارة الرئيسي للمعدات الإلكترونية هو شريحة أشباه الموصلات (IC). هذه الرقائق حساسة جدًا لدرجة الحرارة، مما يجعل التصميم الحراري تحديًا. سيؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى فشل الشريحة قبل الأوان. مع زيادة الوظائف، أصبحت مشاكل تبديد الحرارة ذات الصلة أكثر وضوحًا، والتي أصبحت عاملاً مقيدًا محتملاً في تطوير المعدات الإلكترونية. بالنسبة للأجهزة الرئيسية، هناك حاجة إلى استراتيجيات التبريد المناسبة لمنع ارتفاع درجة الحرارة والفشل.
يجب تصميم الإدارة الحرارية الجيدة في المرحلة المفاهيمية لعملية التطوير. غالبًا ما تكون هذه المنتجات أنظمة معقدة وتتطلب التعاون بين العديد من أقسام التصميم ذات الخلفيات المختلفة: مهندسو IC وFPGA، ومهندسو تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور، ومهندسو التصنيع، ومطورو البرامج، ومهندسو الموثوقية، والمصممون الميكانيكيون، والتسويق، والترددات الراديوية، ومهندسو الكهرباء عالي السرعة، إلخ. في مرحلة المفهوم، يجب اتخاذ القرارات المتعلقة بجدوى المنتج. إنها تنطوي على "هل يمكن إدارة الطاقة الحرارية الناتجة عن النظام بشكل فعال وفقًا للمساحة والحجم والأداء والوظيفة المطلوبة؟
يمكن للمصممين الميكانيكيين أو مهندسي التصميم الحراري بسهولة إنشاء نماذج مفاهيمية للدوائر المتكاملة وثنائي الفينيل متعدد الكلور والهيكل، ومن ثم محاكاتها لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم تبديد الحرارة بشكل فعال. إذا كان الأمر كذلك، فيمكن أن يبدأ التصميم من منظور الإدارة الحرارية. إذا وجد موظفو أي قسم تصميم آخر أنه من المستحيل المضي قدمًا بعد مرحلة المفهوم، فقد يحتاجون إلى تغيير المواصفات الوظيفية أو مواصفات الحجم أو الأجهزة المستخدمة أو بعض العوامل الأخرى للنظام. ومع ذلك، إذا تم العثور على المشكلة وإعادة تصميمها في عملية التطوير اللاحقة، فستزيد التكلفة بشكل كبير.
باستخدام أحدث برامج المحاكاة الحرارية، يمكن لمهندس التصميم إجراء تحليل أمامي، وفهم الاتجاه، وحل المشكلة بسرعة، وحل المخططات المختلفة ومقارنتها بسرعة، وذلك لتحقيق تقدم أكبر في المشروع، وذلك لتكملة عمل العمل بشكل فعال محللين متفرغين في مرحلة التحقق اللاحقة للمشروع. بالمقارنة مع برامج CFD التقليدية، يمكن تقصير وقت دورة المحاكاة من بضعة أسابيع إلى بضعة أيام أو يوم. يمكن للمصممين مقارنة مجموعة متنوعة من مخططات التصميم لتطوير منتجات أكثر تنافسية وموثوقية، ويمكن أن يؤدي قصر دورة المحاكاة إلى تسريع عملية إطلاق المنتجات.
