Flotherm机箱和打孔板怎么建？开孔率、阻抗模型、薄壁简化，电子设备散热必备

机箱壁厚 internal/external、开孔与阵列、打孔板阻抗模型 3 种、薄壁简化，外加一个机箱+打孔板完整案例。

机箱和打孔板，在电子设备热设计里几乎无处不在——机箱保护内部元件、还影响空气流动和传热；打孔板控制空气进出、还对气流产生阻力。

这篇整理自 Flotherm 零基础到就业课程第 12 讲《智能元件 · Enclosure、Perforated Plate》：机箱怎么建、壁厚 internal/external 怎么选、开孔与阵列、打孔板的 3 种阻抗模型与开孔率，最后用一个机箱+打孔板案例串起来。

一、机箱 Enclosure：不只是外壳

机箱（Enclosure）就是电子设备的外壳，用来安装和保护内部的 PCB、芯片、机械零部件。但在热仿真里，它不只是一个外壳——它还会影响空气流动和热量传递。

常见机箱：电脑主机机箱（大量开孔散热通风 + 风扇 + 内部 PCB/器件）、服务器机箱（薄薄一片却能承载整个设备结构）、打开的服务器机箱（电源、风扇、前后开孔用于空气流动）。

图1　机箱＝电子设备外壳，保护内部元件，还影响空气流动与传热

二、机箱建模：智能元件比拼面方便

理论上可以用 Cuboid 拼 6 个面凑出机箱，但 Flotherm 有专门的机箱智能元件，更方便快捷。在项目管理/绘图板模式下点击「机箱」，自动生成一个 1m×1m 的机箱，拖动即可改尺寸和位置，属性面板也能直接填数值。

属性面板常用项：

· 位置：一般用拖动/测量/移动工具做相对定位，很少直接输坐标

· 局化网格工具：局部加密网格

· deactivate：让机箱不参与计算　·　隐藏：隐藏但仍参与计算

· 透明工具：拉动调不同透明度，方便看内部

图2　机箱智能元件：点击自动生成，拖动改尺寸/位置

三、壁厚 internal vs external + 薄壁简化

机箱壁厚有 internal 和 external 两种基准，区别很容易搞混：

假设 X 方向尺寸设 100mm、壁厚 10mm：

· internal：壁厚在 100 的基础上继续向外增长（100 是内尺寸）

· external：机箱外侧就是 100mm（100 是外尺寸）

→ 热设计通常选 external（用外部尺寸）+ 壁厚

薄壁简化：如果机箱很大、壁厚在整个计算中占比很小，为减少网格数量，可以选薄壁结构——认为厚度是 0，但仍起到阻挡风流进出的作用。这是实际中常用的简化（此时再改壁厚就没意义了）。

图3　壁厚基准：internal 向内增长、external 外侧为设定尺寸（热设计常用 external）

四、材料、6 个面与开孔

材料：机箱常用铝（如 6061）、不锈钢或塑料外壳，从 library 里选即可。机箱是机械部件、不通电，一般没有功耗；自然散热里辐射占比大时要打开辐射。

6 个面：机箱有 Low X / High X / Low Y / High Y / Low Z / High Z 六个面，开孔要先选面——选机箱时孔选项没激活，选中某个面后孔才激活。

开孔的目的：① 让机箱内外空气交换（进出风）；② 在闭壳上打孔以安装风扇。

注意：网格会忽略 ≤ 壁厚万分之一的小孔（否则网格尺寸极小、计算量暴增）。这种小孔可以用等效流阻来设置。

开孔操作：选面开孔（孔直接伸到最里面）；可复制到对应面（如 high z / low z 位置一致）、用对齐功能（居中对齐）、复制多个孔、或用阵列批量建孔（如 X 方向 4 个、孔尺寸 11×11、pitch 20）。

图4　机箱 6 个面（Low/High XYZ），选面后才能开孔

圆孔怎么办：Flotherm 建不了非方形孔。要么用方孔代替圆孔（有差异），要么用孔的 resistance（阻抗）属性来模拟——比如已知开孔率 50%，就从 library 里找对应 50% 开孔率的损失系数赋上去（开孔率与损失系数一一对应）。

五、Enclosure 面开关：U 型 / 风道

Enclosure 的 6 个面可以单独开关：选中某个面，把 Side exist 勾掉，那个面就打叉、不存在了。这样机箱就变成 U 型结构。

关掉两侧 → 变成一个长通风风道，甚至水管之类。另外可整体设置 chassis 尺寸（如壁厚 10mm，但关闭某几个面时不能整体设置），不同位置的壁厚也能单独设（默认 1mm，可改 40mm）。

图5　Side exist 勾掉某面 → U 型结构 / 长风道

六、打孔板 Perforated Plate：带阻力的孔板

打孔板是带规则孔洞的平板，用于通风、过滤器、风扇防护网等。热仿真里它不只是几何体，还会对空气流动产生阻力。

常见开孔方式：圆孔、长方形孔、正方形孔、长圆孔、菱形孔、六角形孔（机箱里用得尤其多）、异形孔。圆孔排布还分菱形（60°）、方形（45°）、一排排对齐等。开孔率可以用在线小工具/网页算出来，再填进 Flotherm，不必把每个孔都建出来。

建模：选打孔板工具 → 拖动贴到面上 → 对齐 → 设置位置（相对位置）和尺寸。

图6　打孔板：圆孔/方孔/六角孔等，开孔率可用在线工具算

6.1 阻抗模型 3 种

① 自动（按孔形算开孔率）

方孔：设孔边长（如 5mm）+ X/Y 方向 pitch（阵列间距），改 pitch 就改开孔率；圆孔：设直径（如 1mm）；六边形孔：定义边长。软件自动算出开孔率。

② 直接定义开孔率（异形孔）

十字、三角形等异形孔难算，可用 Creo 等 3D 软件统计开孔率，再直接输入（如 0.5 = 50%）。

③ 损失系数（平板/体积）

选平板或体积，设损失系数（在阻抗模型里详细介绍）。

stress flow（整流）：当流体斜着进入打孔板时，打开 stress flow，气流会沿面垂直流出（整流作用），更符合实际；也可改变方向。

图7　阻抗模型：自动算开孔率（孔尺寸+pitch）或直接定义开孔率

七、案例：机箱 + 打孔板完整流程

应用场景：通信机柜（rack 前后门面板开孔方便风扇抽/吹风）、电源外壳（机箱 + 进出口打孔板通风）、笔记本电脑（外壳承载 + 开孔散热/扬声器孔）。下面是一个简化案例：

1. 建机箱 400×400×150（高改 85）、壁厚 2mm、材料铝

2. 顶部通风口用打孔板：旋转 90° 贴到机箱顶面，开孔率设 40%（0.4）

3. 关键：机箱有厚度、打孔板没厚度（只在上层），所以要在机箱上表面（high Y）开一个孔、位置与打孔板一致，用打孔板替代这个孔 → 打孔板才真正起作用

4. 前面（high X）再建一个矩形开孔，开孔率 30%（阻抗 library 找对应值）

5. 建 PCB：assembly 分出 chassis，用 Cuboid 建 PCB、材料 FR4、厚 5mm，放进机箱

6. 计算域：自然散热下，底面 + 4 侧面与实物一样大，高度方向 2 倍

7. 网格：全球网格最细，机箱外壳自动加密，再人为设 10mm

8. 计算：打开辐射、PCB 功耗 10W，初始化并计算（残差图：Windows → Launch profile）

结果：残差收敛、温度平稳后停止。后处理看 X 方向面——机箱自然散热下，空气从侧边进、上方（打孔板）出，温度分布符合预期。网格太多算得慢时，可把网格调稀疏（如 10→20）。

图8　★关键一步：机箱上表面开孔，再用打孔板替代，打孔板才生效

图9　结果：自然散热下空气侧边进、上方打孔板出，温度分布

机箱 & 打孔板速查

1. 机箱 Enclosure：电子设备外壳，影响空气流动与传热；智能元件自动生成 1m×1m

2. 壁厚：internal（向内增长）/ external（外侧为设定尺寸，热设计常用）；厚度占比小 → 薄壁简化（厚度 0 但挡风）

3. 材料：铝 6061 / 不锈钢 / 塑料；机箱一般无功耗；自然散热开辐射

4. 开孔：选 6 个面之一（选面才激活）；目的是空气交换 + 装风扇；忽略 ≤ 壁厚万分之一的小孔（用等效流阻）

5. 开孔操作：复制 / 对齐 / 阵列；圆孔用方孔代替或 resistance 阻抗 + 开孔率

6. 面开关：Side exist 勾掉 → U 型 / 风道

7. 打孔板：带规则孔洞、对气流有阻力；阻抗模型 3 种（自动算开孔率 / 直接定义开孔率 / 损失系数）；stress flow 整流

8. ★案例关键：机箱有厚度、打孔板无厚度 → 先在机箱面开孔，再用打孔板替代，打孔板才生效

【配套资料领取】

扫码添加小助理，私信回复关键词【flotherm机箱打孔板】。领取本篇配套资料包:①图解自测学习包；②术语速记词典；③问答闪卡；④易错点红黑榜；⑤自测卷（含答案）