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例如晶体管的采用虽然大大的减少了设备总的功耗，但是晶体管的结温稳定性要求，因为晶体管的结温、效率和可靠性成反比，又使得对电子设备的热设计要求有了新的要求。而在卫星、飞机、导弹和潜艇等特殊环境下工作的电子设备，对其可靠性方面的要求比普通设备更为严格，因此也更需要解决好散热问题。[6]

1.3本课题研究现状及发展趋势

1.4本课题研究对象其热量传递过程： 

在本课题研究中需要了解研究热弹性力学问题的基本方法，补充学习相关的力学知识和数学计算知识，还要学会Solidworks建模和ANSYS数值模拟温度场和应力场进行数值仿真分析方法，最后还要对本问题的PCB基板和外壳的温度场的分布、位移场的分布以及应力场的分布。并同时根据计算结果得到相应的图形。

第二章 热传导问题的有限元方法

2.1热分析方法:

2.1.1计算机数值分析与模拟

计算传热学是电子设备进行计算机辅助热分析的基础，其数值运算方法主要有有限元素法与有限差分法。有限差分法：其数学基础是用差商代替微商。在导热问题中其物理基础是能量守恒定律。[19]其是从物体的内部任意取一个微元体，通过对该微元体建立的能量平衡方程来建立有限差分方程的。同时也可以直接的通过现有的导热方程以及相应的边界条件设定得到相对应的有限差分方程。把原来的求解‘物体温度随连续时间’分布的问题，转化成为求解‘时间域’和‘空间域’有限个离散点的温度值问题，并且用这些温度值去逼近连续的温度分布。电子热分析的常用方法是以有限差分法为基础的节点热阻网格方法。

具体步骤：首先是连续区域的离散化；然后假设将每个离散网格内部的热量集中在该网格内部的中心节点上；再用热阻去连接区域内的各节点，由热平衡原理对应建立各节点的热平衡方程；最后求解出方程组后，即可求得各节点的温度。并且如果整个区域内的节点数量有足够多，那么离散节点的温度分布就可以近似看做区域内部的连续温度的分布情况。[15]

有限元素法：其数值计算的方法是利用变分原理求解。文献综述

具体步骤：首先是区域的离散化；其次是列出每个单元对应的泛函表达式；再逐一构造每个单元对应的插值函数，并且求解泛函极值条件方程；最后建立代数方程组同时求解各点温对应度值。

ANSYS采用了当前最先进的变量化实体造型作为产品设计基础，可以直接使用设计模型进行热模拟，可以模拟模型表面对流、导热及辐射的直观的有限元求解技术的藕合；包括能对许多独立元器件、PCB板、封装零件及装配体的模型的热耦合的独特的组合工具。

2.1.2本课题研究对象因素

在对电子设备进行热分析时需考虑对象因素包括热传导，热对流，热辐射：

1) 热传导

当物体的内部或两个直接接触的物体之间存在着温度差异时，物体各部分之间不发生相对位移，只依靠分子、原子及白由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称热传导。热能就从物体温度较高的部分传给温度较低的部分或从一个温度较高的物体传递给直接接触的温度较低的物体。其特点是物体各个部分不发生宏观的相对位移。热传导的基本规律——傅立叶定律：   

式中: 是热流量，单位W ； 是传热系数，单位 ；A是传热面积（垂直于热流方向的截面积），单位 ； 是温度梯度，单位 ；负号表示传热方向同温度梯度方向相反。 (责任编辑：qin)