電子筐体の冷却

モデル化

下図に示したような電子筐体の中のボードから発熱を考えた場合の解析を行います。
筐体側面には吸気口、排気口がそれぞれ図の位置に設置してあります。排気口は、流速0.5で空気を排出し、冷却ファンとして機能させます。ボードからは全体で 15W の発熱があります。
この場合 の空気の流れ解析と温度解析を行います。

• 吸気口：平面コーティング要素でモデル化
• 排気口：平面コーティング要素でモデル化
• ボード：プレート要素でモデル化
• 空気：ソリッドメッシュで生成
• 空気の物性値：（マテリアルタイプ：流体）
• 熱伝導率 :0.02624 質量密度 :1.1774 定圧比熱 1005.7 絶対粘度 :1.8462e-5
• プラントル数 :0.708 ガス定数 287
• ボードの物性値：（マテリアルタイプ：等方性）
• 熱伝導率 :17.7 発熱 :15W 表面粗さ 表面 0.002m 裏面 0.0005m

下図にメッシュ図を示します。

解析結果

熱流体解析の結果から得られた流速ベクトル図を下図に示します。

熱流体解析の結果から得られた流体の温度コンター図を下図に示します。

熱流体解析の結果から得られたボードの温度コンター図を下図に示します。

ここで排気口の排出流速を 1.0 にした場合の解析結果を示します。

まとめ

Femap/Thermal、Femap/Flow を組み合わせて電子筐体の冷却を熱流体解析でシミュレートしました。
解析の結果より、排気口の流速が 0.5 の場合には、ボードの最高温度が 77.88 ℃となりました。
また、排気口の流速が1.0の場合には、ボードの最高温度が61.89℃となります。
このように境界条件の値を即座に変えることができ、設計検討を行う際に非常に有効な解析をすることができます。
Femap/Thermal と Femap/Flow の 2 つの解析プログラムを組み合わせて使うことでニーズに合わせた熱流体解析を行うことができ、実行できる解析の幅が格段に広がります。