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使用Flotherm仿真中物理学原理1_导热

flotherm

1 导热
1.1 傅里叶定律
[Joule/s = Watt] 热流,热功耗
 
[K or ℃] 温差
k,  [W/(m*K)] 热导率
首先进行一个小的导热实验:右手点燃一根火柴,左手将一个钉子的一端放在火柴火焰上方。在很短的时间之后,你会感到钉子太烫而不得不放手。在火柴和钉子接触的地方温度是一样的,并且火柴和钉子的截面大小也相同。所不同的仅仅是两者的材料。你之所以能够抓住火柴是因为木材的热导率比较低,或者说在火柴火焰(大约100℃以上)和手指(大约37℃)之间的温度梯度比较大。右手之所以感觉很烫的主要原因是钢铁的热导率比较高,也就是说在火焰和手指(大约70℃)之间的温度梯度比较小。
 
图1.1小的导热实验
通过傅里叶定律对导热过程进行数学描述。
 
在最简单的一维形式中:由位置1处通过截面 [㎡]到位置2处的热流 [Joule/s = Watt]与两端的温差 [K 或℃]成正比,与导热长度 [m]成反比。
傅里叶定律:
  
注意:热量并非总是沿着一个方向传递。只要出现热扩散现象,就不能采用上述公式。除此之外,当位置1和位置2之间存在热源时也不能采用此公式。因为在那些情况中温度曲线是二次方的,并且热阻的定义不再有效。
上述公式可以整理成:
 
  
如果我们知道了热流 ,导热材料以及其几何尺寸,那么就可以知道位置1和位置2之间的温差。采用与欧姆定律相类似的提法,我们将公式中的系数称为热阻 ,同时将温差比作电势差,而将热流比作电流,可以得到:
  
有关于热阻的内容会在以后的章节中进行更为详细的讨论。

Flotherm资料下载: 使用Flotherm进行电子散热仿真过程中涉及的物理学原理.pdf

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