用在投影机之CFD热流仿真与分析软件介绍

以笔者使用过的三种仿真分析软件为例：Flowtherm，I-Deas，StarCD，其各有特色，在业界则以Flowtherm使用者较多，而-deas由于具有可以处理热辐射的TMG模块，近年来在投影机厂商中使用的比例也愈来愈多。

另外，Icepak是近年来另一个兴起的热门软件，因为笔者未用过，因此，在此不做评论。

其实可以作为热流仿真与分析的软件很多，但是在工业界使用时，其实最大的考量便是便利性，分析软件若是可以与CAD机构设计软件互相搭配，则能节省不少宝贵的时间，直接从机构设计人员手中接过设计图，便可以进行模拟分析，不但可以节省模拟分析的人重新绘图时间，也可以立即将修正后的结果回馈给机构设计人员进行修图，节省热流模拟的时间。以笔者的经验来说，I-Deas是最能符合此项要求的仿真分析软件。

热流分析软件的比较

	主要特色	优点	缺点
Flowtherm	1 .利用计算流体力学CFD技术的电子热传分析软件 2. 可同时分析热传导、热对流及热辐射三者效应共存的问题。	简单、简单易学，容易上手，若针对电子热传，可以得到相当不错的结果！	格点数目太多，无法分析不规则形状或曲面。 不能o在Windws 2000下使用
I-Deas	1. 使用Finite-Elements Model 2. 有ESC与TMG模块可以分析电子热传与热辐射	1. 有自己的CAD的机构设计环境，功能模块完全。 2. 可将Pro/E或是ANSYS的图文件读入，对于数据转换很方便	在热辐射的分析中有TMG模块可以使用，但是对于view factor的条件设定必须要有经验，否则容易算出不合理的答案。
StarCD	1. 使用CFD的技术所开发的热流软件。对与复杂的热流问题有很好的解决能力。 2. 可以分析转动机械的问题！	针对旋转机械的网格生成软件 TIGER v2.1 可免费下载使用	其模型建构的环境不易使用，对于复杂的3D模形建构费时

表1：各种仿真软件优缺点与特色

　

在图5中，我们将一使用I-deas 8所制作的模拟分析Model表示出来，由于-Deas中内见3D的模块建构功能，因此，可以利用其3D模块建构功能，迅速建立欲分析的机构图，或是利用其Data Translator，也可以将Pro/E等CAD软件所绘制的3D模块加载到其软件中进行分析。利用TMG的热辐射模块，便可以轻松的处理灯源部分的散热问题。相关的的分析结果可以参考（参考文献2）。

　

图5：灯源的冷却模拟（使用I-Deas 8）

在图6中，是笔者早期利用Flowtherm 2.1版所制作的灯源模拟Model，由于Flowtherm的3D建构模块仅能建立方形或是三角形的Model，因此，所有的组件的外型均是例用其CAD功能所近似出来的。当然，这个结果也仅止于参考用途。
　

　

图6：灯源的冷却模拟（使用Flowtherm 2.1）

　

　

结论

由于近年来国内厂商相继的投入数字投影机的市场，为了提升自身产品的品质，因此，对于投影机的散热设计也逐渐重视，然而，人员的训练品质，对于实际的散热设计有很大的影响，也绝非三言两语的观念说明可以全部涵盖。兹将本篇的主要重点说明如后：

1. 系统之散热设计需与机构设计密切配合，才能达到整体的系统散热需求

2. 系统内各组件的均温远较降温来的重要。

3. 善用CFD热流仿真与分析软件，可以节省许多验证的时间。

其实，散热组件于系统中的设计，除了专业知识之外，也非常倚重经验的累积，因此，在公司内部培养专业的投影机冷却设计的人才，才是公司生存的长久之计，而在市场需求方面，对于体积小，高亮度与低噪音的需求将越来越多，而这也是产品在市场决胜的关键！（作者任职工研院光电所）

参考文献

1. 陈连春，彩色液晶投影显示器（原理与技术），建兴出版社，1992。

2. 薛兴国，简介光学投影系统，光讯(55)，1995。

3. 李文宗，林宏舜，Lamp Cooling for Projection Systems，I-deas User Conference in Taiwan，2002。

转自：电子设计资源网