基于proe的服务器机箱散热分析

周凯杨

摘要：首先介绍了服务器机箱的主要发热位置与基本情况，根据实际情况在三维仿真软件内进行热力学建模。通过设置相应的发热负载和相应的散热传导和对流情况设置来进行分析同时获得结果为机械的优化设计提供参考。

关键词：机箱 pro/e 热力分析

1 概述

近年来，结构优化设计开始应用于工程优化设计中，并形成了专门研制工程优化设计软件。热力学就是用来处理热平衡系统的學科，它不能用来预测热环境可变的系统。而一个平衡的热系统，就被视为处于“稳态”。而热传导学则被用来预测在特定条件下，热环境发生变化的速率。物体不在热平衡的环境中，这就被说成是处于“瞬态”。因此，当物体突然受到环境中的温度变化之前，物体是处于平衡温度条件下的。然后又处于一个不稳定状态。多数的结构问题仅牵涉零件或组件的稳态热传，这种类型就是“稳态热力分析”。本文通过对机箱的发热情况进行分析为机械的优化设计提供参考。

2 服务器机箱建模

据机箱结构设计要求、风道设计要求和防辐射设计要求我们先完成一个宽，高，深分别为75mm，400mm，390mm

的模型。通过简化如图1。

3 热力学环境的设定

在热力学载荷分析时先确定相应的材料物理属性，选择了STEEL（钢）作为材料的特性质量密度（Mass Density）为7.82*10-6 kg/mm^3热扩张系数（Coefficient of Thermal Expansion）为1.17*10-5，然后假设一个热载荷（1.3Btu/h=1.3*0.252=0.3276kcal/h）来自太阳和地表，并传递到机箱表面。然后再模拟来自散热器的热输入，规定一个温度45℃。

热量的扩散可能主要是来自于散热风扇。所以我们施加对流条件，假设一个7.62km/h的空气流通过此机箱，导致在机箱外壁表面生成一个强制对流条件。

4 热力学分析

热力分析分为：稳态模式，即计算约束集和一个或多个热载荷的稳态温度反应。约束集可以包括一个或多个指定温度和（或）对流的条件。瞬态模式，即在不同的时间状态下，计算模型的温度和热流，以反映一个或更多任意热载荷和约束集。必须指定至少一个载荷或一个约束集。我们分析稳态情况。进入热力模块使用仿真软件的相应的分析模块，HEAT FLUX计算热流。Plot指定多项式次方的最大值和最小值，二者的有效值是1-9，数值越大越精细。Polynomial order指定计算结果的网格密度值。有效值为2-10，数值越大越密。Limits于此输入希望系统为这个分析所使用的收敛百分比值。有效值为1%-25%。此数定得越高，时间越久，为了节省时间，设1%Converge on第一个选项：系统会沿各元素边缘和能量原则来计算温度的收敛。第二个选项：系统会使用除温度和本地能量之外的整体性原则来计算收敛，它是沿各元素边缘和能量原则来计算温度收敛的。第三个选项：系统使用一个或多个测量来决定温度的收敛。再定义一个热应力，以结合热力/结构两个静态分析，首先回到structure模块中。然后点击插入，添加静态分析的一个mec/t载荷。接着创建“mechanical/thermal”载荷集的结构部分，加上前面两个，这三个载荷将是分析时要参照跨热力和结构的载荷集。运行分析后我们得到图2的结果。

5 结论

本文通过对机箱的Pro/mechanica环境进行建模与分析。可以清楚的看到机箱内的的发热点和相应的温度稳态分布。为我们对机箱散热的情况有较为直观的了解。为后期机箱散热设计提供相应的参考。

参考文献：

[1]二代龙震工作室.pro/mechanica wildfire 3.0/4.0结构和热力分析[M].电子工业出版社，2008年.

[2]郭圣路，杨歧朋.巧学巧用pro/engineer wildfire 3.0典型设计实例[M].电子工业出版社，2007年.

[3]黄国权.有限元法基础及ANSYS应用[M].机械工业出版社，2004年.