• 气流优化
• 风扇尺寸和位置
• 热电冷却器
• 散热
• 热应力

用于热设计的数字样机

从芯片级到房间级，电子器件的热设计从未如此重要。 准确的计算预测对于确保电子设备在安全范围内运行至关重要。

在组件级别，热模型必须准确地预测电路板与空气或附着的散热器之间的热通量分配，壳体温度，结温，甚至整个芯片本身的温度变化。 组件的放置和电路板本身的设计会严重影响组件的散热。 上游组件会扰乱板上的气流，从而导致板上分布不均，再循环和热点。 仔细注意整个板上的气流管理可以增强散热效果。

在机壳方面，电子设备冷却是一项挑战，首先要从当今现代电子设备不断增加的热量输出开始，尤其是对于风冷电子设备。 气流是用来冷却电子设备的，但会受到内部几何形状的干扰。 更改外壳或电子设备会改变空气流量和分布，进而改变冷却方式，从而增加了散热器的设计风险。 正确确定风扇的尺寸和位置， 通过通风孔和散热器 优化 是系统级的设计任务。

计算流体动力学 考虑到上述因素，在过去十年中已经采用了天下足球（或天下足球）来评估热电子设计。 早期，阶段的零件位置设计阶段优化可减少物理原型，并缩短设计周期。 可以预期，随着工具和知识的发展，模型的复杂性将继续增长。 当今的高端建模技术内置了惊人的物理量，包括可变的风扇速率，可变的部件电子热速率，空气和固体之间的共轭传热， 完整的材料数据库，包括最新的各向同性和各向异性材料。 下图显示了通过 开源Zaius / Barreleye G2服务器机箱. 

机械应力是设计电子系统时要考虑的关键失效机制。过度的机械应力可能会导致破裂，破裂，疲劳，分层甚至过度偏转（例如在光学组件中）。由于大多数电子系统也没有设计成主要的机械负载结构的一部分，因此热膨胀是机械应力的主要来源。

在讨论热应力时，通常会想到CTE（热膨胀系数）不匹配，但是即使精心选择了最佳CTE匹配材料，高温梯度也会导致差异膨胀和过大的应力。 仿真软件现在具有执行热应力分析的能力，可以在进行物理原型设计之前发现这些热工程挑战，从而节省时间和金钱。 任何热应力分析的基础都是使用 计算流体动力学，加上有限元 计算固体力学 求解器计算应力和机械载荷。