Eaton Genie 是一款可在线使用的免费热设计软件应用程序。Genie 通过提供实用提示和实时热性能估算,引导工程师完成热解决方案的设计流程。借助 Eaton Genie,您可以在 15 分钟内轻松设计和模拟风冷散热器。
当您输入需求和设计参数后,Eaton Genie 会计算和生成满足您需求的最优散热器设计方案。这些设计方案可按尺寸、质量、散热性能和压降进行排序,帮助您为具体应用选择合适的制造工艺和流量。随后,该散热器设计工具将引导您进行进一步的定制,例如增加散热片、热管和调整流速等。最后,您只需将热源放置在散热器的底座上。Eaton Genie 支持添加各种尺寸和形状的热源,也可添加均匀的热负载。
运行热仿真后,Genie 会提供若干后续步骤,帮助您将散热器设计方案落地:
注册并免费使用 Eaton Genie!
为了优化您的散热器设计和散热性能,并在 Eaton Genie 应用程序中节省时间,建议您在开始设计之前尽可能多地准备好相关信息。以下是您在为您的定制型散热器开发和运行热仿真时所需考虑的所有参数和关键因素的检查清单。
即使尚未准备好所有必要信息,也可以开始使用 Eaton Genie。Eaton Genie 会保存您在散热器设计流程每个步骤中的进度。如果您需要暂停项目,您的输入内容将被保存,待您返回时即可继续使用。在您选择运行热仿真之前,您还可以根据需要返回并修改输入数据。
参数检查清单
如果在整个过程中您需要热设计方面的协助,伊顿工程师随时为您提供帮助。欢迎通过我们的联系我们页面,与伊顿分享定制散热器设计方案并提出相关问题。
以下是一份关于 Eaton Genie 的主题列表,其中我们对如何使用 Eaton Genie 以及某些功能的具体作用进行了更深入的说明。
如果您没有找到所需的信息,请随时联系我们。
Eaton Genie 是一款基于云端的系统求解工具,专为模拟风冷散热器而设计。将您的需求和参数输入 Eaton Genie,它会引导您设计可制造的散热器,并生成热分析报告。您可以免费运行热仿真,无需支付任何许可费用。使用次数无最低或最高限制,您既可以仅使用一次,也可以在一年内使用一千次以上。
Eaton Genie 具有一个简单易懂的基于网页的界面,可帮助您设计散热器、定义工况,并在几分钟内完成热仿真。这款免费工具采用简明的界面,基于 Eaton SmartCFD 核心软件开发,该软件融合了数十年的经验性热管理数据,其模拟结果与实际性能具有高度相关性。
Eaton Genie 让您能够对风冷散热器进行快速且相当准确的仿真,在项目的初期探索和可行性研究阶段为您提供支持。
每次模拟后都会生成热分析报告、2D 图纸和 3D 模型,您可在 Genie 平台的“下一步”部分下载这些文件。您还可以直接在应用程序中请求原型件或量产件的报价。
了解有关如何在 Eaton Genie 中下载图纸和模型的更多信息。
Genie 会实时保存您的进度,因此您可以随时开始或暂停项目,即使需要核对输入内容也不受影响。请查阅我们的“Eaton Genie 入门”部分,其中包含完整的输入项列表以及相关 Eaton Genie 文章,以帮助您充分利用这一在线工具。
您可以在 Eaton Genie 应用程序中注册并立即开始使用。
Eaton Genie 提供了实用的提示,帮助您顺利推进项目。
如果您需要更多指引,请观看详细的 Eaton Genie 视频教程。
Eaton Genie 在最新版本的 Google Chrome、Mozilla Firefox、macOS Safari 和 Microsoft Edge 上运行效果最佳。Eaton Genie 也兼容 Internet Explorer 11。
为了获得保守的计算结果,请采用最严苛的、可能影响您散热器的潜在条件。通常而言,这意味着器件或整机将面临的最高海拔和最高温度。
这是您可用于散热器的空间体积。如果您没有固定的空间体积,请尝试为散热器选择您希望的最大体积。请务必考虑现有的外壳或风道,因为这些因素可能会限制您可用的具体尺寸。
在 Eaton Genie 中,“深度”是指散热片的流长。换句话说,深度是指与散热器轮廓垂直的方向。
您的设备虽然功耗为 100 W,但实际散发的热量只有 20 W。这 20 W 就是散热器需要散发的热量,因此您在 Eaton Genie 中应输入的数值就是这个。进一步阅读有关如何确定总热负载的文章,并了解在 Eaton Genie 中应使用哪些数值。
在“项目条件”页面中,Eaton Genie 让您可以自定义器件的尺寸。这只是用于估算功率密度以及其对底座散热的影响。您应选择一些尺寸,使其占用面积等于所有器件在底座上的占用面积之和。
Eaton Genie 仅对没有强制对流或通过自然对流散热的散热器应用辐射效应。这是因为在自然对流过程中,辐射效应是热传递中一个显著的部分,但在强制对流情况下则可以忽略不计。
这取决于您手头有哪些参数,但这两个参数都能得出最大壳体温度。如果您这两个参数都没有,那么根据器件的数据手册计算最大壳体温度可能更简单。
了解如何计算器件的最大壳体温度。
进一步了解如何根据器件数据手册中的“热管理”内容来计算器件的最大壳体温度。
请考虑您是用什么在产生气流。如果您未使用风扇,则可以选择最小压降。如果您使用风扇或鼓风机,则需要考虑风扇特性曲线(PQ 曲线)。如果您已知整个系统的气流参数,则需要结合风扇特性曲线,综合考虑系统中的其他组件。
Eaton Genie 首先会尝试寻找一款符合您项目要求的散热器。如果 Genie 无法为该技术/流量组合找到解决方案,矩阵中的方框将显示为红色,且未满足的条件将以红色文字标注。随后,Eaton Genie 会在仍满足项目条件的前提下,减少每种技术/流量组合所需的材料用量。
这取决于您的需求和偏好。在应用程序中,您可以让 Genie 根据您的关键需求(如重量或尺寸)对各种技术/气流组合进行评估。这样您就能选择最符合您需求的技术。
这取决于您的应用要求和条件。对于存在碎屑、需要高于风扇所能提供的高可靠性,或者对噪音极其敏感的应用,自然对流是一个不错的选择。此外,体积较小且功耗较低的应用可能不需要强制对流。
进一步了解自然对流与强制对流的对比。
如果您只有一根热管和一个器件,Eaton Genie 会将热管置于器件中心。
这取决于具体应用,但通常热管应与散热片垂直,这样热管可以更有效地将热量在散热片中扩散。
此选项让您可以在不改变散热器总高度的情况下,调整底座厚度或散热片高度。当在高度固定的机箱或风道内进行安装时,这一点尤为重要。例如:在许多服务器应用中,电路板必须符合预定义的高度限制,因此如果电路板及其散热解决方案需要保持在 1U 的尺寸范围内,散热器的高度就不能超过该高度。
如果您使用的是固定风道,且散热器尺寸小于该风道尺寸,则需要气流旁路。气流旁路会减少流经散热片的空气流量,从而同时降低散热性能(即热阻增大)和压降。
在 Eaton Genie 中,均匀热负载可让您考虑那些不值得在 Genie 中单独建模和定义的额外小型热源,但这些热源综合起来会对总体热负载产生影响。这将使额外的热负载均匀分布在散热器底座上,从而更准确地模拟散热器的散热性能。
如果您只是想快速了解散热器的基本工作原理,可以省略界面热阻。否则,您应在 Eaton Genie 仿真中包含界面热阻。除非您的应用场景中存在某些因素导致无法使用任何导热界面材料 (TIM),否则您应始终在热源与散热器之间使用 TIM。
灰色框代表散热器将覆盖的电路板或可安装区域。
首先:登录 Eaton Genie。
然后:选择屏幕右上角的“用户选项”图标。
“用户选项”就是右上角的人形图标
然后选择“编辑个人资料”选项。这将带您进入账户详情页面。
点击下拉菜单,选择您偏好的语言。您的默认语言将切换为您新选择的语言。您需要点击“更新”按钮来保存这些更改。点击该按钮即可保存您的语言选择。
请务必在进行模拟之前保存语言设置,以确保您的热分析报告采用这些新的语言设置。
在完成散热器仿真并审核结果后,Eaton Genie 会为您提供多个项目后续步骤的选项。其中一个选项就是下载项目/解决方案文件。
这些下载选项包括:
点击 3D 或 2D 下载选项后,系统会提示您确认下载这些文件。
Eaton Genie 散热器图纸虽然简单,但细节足够详尽,您的内部机加工人员可以据此快速制作出原型,以便进行测试。轮廓图中未标注的尺寸,列在标题栏上方的注释中。这些散热器图纸采用 .DXF 格式,可由多种 CAD 软件打开。请保留该文件以备存档,并可随时添加所需的注释,或联系伊顿工程团队以获取更多指导。
Eaton Genie 会生成一个简单的 3D 模型,该模型采用了您在仿真中使用的散热器轮廓和长度。Genie 生成的 3D 模型为 .STL 格式。您可以将其直接用于产品装配文件中,以完成产品设计。
先前已进行仿真的散热器设计项目,在与另一位 Eaton Genie 用户共享时,其图纸仍会保留相应的解决方案和文件。
请注意,这些文件是针对每次仿真生成的唯一文件,因此您需要针对每次单独的仿真重新下载散热器图纸和模型。换言之,如果您在5组不同的条件下对同一项目进行仿真,每次仿真都会生成自己的一套下载文件。
在启动新应用时,确定您的终端器件所处的环境条件至关重要。环境条件将影响您的产品达到最大壳体温度的难易程度。或者,如果用户会接触到您的器件,则需要设计一个安全的触感温度。
在很多情况下,应用场景会明确限定器件可能面临的温度范围。产品可能仅需在简单的实验室条件下(海平面 23-25°C)就能正常运行。但在其他情况下,应用可能需要适应极端或恶劣的环境,这将极大地影响最终用户对您产品的使用体验。
大多数时候,作为热设计工程师,您无法控制最终用户的具体使用行为。试想一下您整天是如何对待您那部“可怜的”智能手机的:您一整天都在使用它,因此不断产生热量并消耗电池电量。您可能把它放在口袋里,紧贴着身体散发的热量,且没有气流帮助散热。虽然您的终端应用可能没有智能手机那么高的要求,但器件所处的环境条件对最终产品的整体性能和使用寿命至关重要。
在花一点时间考虑预期的工作温度和海拔高度后,您可能会发现,器件将面临的工作环境条件范围非常广泛。
温度范围的界定可能有些困难。我们看到过一些消费类应用,它们需要在约 100°C 的高温环境中正常工作;还有一些应用需要在 41°C 的炎热沙漠户外环境中运行;此外,还有一些应用需要在 -40°C 的条件下正常工作。航天应用的温度范围则要宽得多,具体取决于日照情况。
那么,关键的一点是,确定在仿真或计算中采用什么温度。我们建议首先采用您温度范围内的最高温度。如果仿真结果表明散热器在此情况下无法达到足够的散热效果,则说明该散热器不适用于您的应用场景。
海拔是产品将面临的一种环境条件。海拔决定了可用于热传递的大气量。高海拔地区空气密度较低,会降低通过风冷的散热速率,因此热量积聚得更快,但通常会暴露在更低的温度下。
大多数消费类应用都在海平面或接近海平面的位置,但您可能需要考虑高海拔环境下的情况。许多航空航天和国防类器件需要能够承受高海拔环境条件。针对极限徒步者设计的产品,也是需要将海拔作为重要参数加以考虑的另一类应用场景。
为了更好地了解散热器在环境温度范围内的工作表现,我们建议您在初步考虑时再增加两个测试工况。其中一个工况应为海平面室温条件,另一个应为您的最低温度和最高海拔条件。大多数用户可能处于前一种工况下,运行此工况将使您清楚了解绝大多数最终用户可能遇到的情况。运行后一种工况则有助于您了解系统将面临的另一种极端情况。如果您正在开发风冷散热器,则可以在 Eaton Genie 散热器设计工具中测试这些工况。该工具可帮助您估算散热器在每种工况下的性能,并将其与器件的最高允许温度进行对比。如果您的系统在所有这些工况下都能满足热设计要求,那么您的解决方案在该环境条件范围内应能正常运作。
导热界面材料种类繁多,选项多样,导热系数各异。因此,Eaton Genie 将导热界面材料 (TIM) 的用户输入简化为界面热阻。此外,Eaton Genie 还让您可以为每个热源定义相应的导热界面材料。由于 Genie 最多支持 10 个独立热源,这意味着您最多可以输入 10 个不同的界面热阻值。在定位图图形用户界面 (GUI) 中选中一个热源时,该热源应以黄色高亮显示。您还会看到热源图形用户界面 (GUI) 右上方显示的几何尺寸已更新为所选热源的参数。
在 GUI 侧边栏中,所选热源对应的热源部分也会更新,显示应用于该热源的尺寸及其他规格参数。在该区域底部,Eaton Genie 提供了一个输入项,用于计算在该热源上使用导热界面材料所产生的界面热阻。如果您需要帮助确定所需的导热界面材料 (TIM) 或计算界面热阻,请联系伊顿的设计工程师。
工作包络宽度是指与气流方向垂直、且沿散热器底座长度方向延伸的尺寸。在考虑该尺寸时,您还应将应用中所需的任何风道或旁路气流一并纳入考量。
工作包络高度是指散热器设计中可利用的、位于热源上方的距离。通常,该高度包括基座厚度、散热片高度,以及散热片顶端上方可能设置的任何额外旁路流道高度。
在 Eaton Genie 中,工作包络长度指的是散热器的流道长度,即空气沿散热器流动的长度。该长度还可以指散热器上散热片的长度。
在改造应用中,这些尺寸可能已经确定,因为您可能正试图将新的散热器安装到现有的风管或机箱中。这些尺寸就是您用于确定工作包络的尺寸。在新应用中,可用的散热器体积具有更大的灵活性。对于此类情况,请使用您首选的体积。在模拟散热器设计之前,您可以先查看“技术选择”页面计算出的各个选项,随后再返回调整体积大小。
您可以让 Eaton Genie 为您推荐比您定义的工作包络更小的散热器。Genie 将首先满足您在“项目条件”页面中定义的热设计约束条件。然后,它会不断缩小散热器的尺寸,直到无法满足您设定的热参数和气流参数为止。如果 Eaton Genie 无法满足您的要求,您将在技术矩阵中看到一个红色方框。如果 Genie 无法在技术制造限制范围内设计出散热器,该方框将显示为灰色。通过 Eaton Genie 来探索定制型散热器的设计体积和工作包络。
如果您为热源添加了界面热阻,那么这些界面热阻将被放置在热源图形用户界面 (GUI) 与散热器之间。
在标准的强制对流应用中,气流从屏幕底部向顶部流动。如果您选择固定冲击气流,该气流将从您的方向(即电脑屏幕前方)直吹至散热片顶部。
在自然对流模拟中,垂直放置的散热器其朝向与您此刻举到屏幕前的那个假想散热器完全一致。
Eaton Genie 提供了在散热器底座中嵌入热管的选项。Genie 在确定热管位置时会综合考虑您的器件布局。这种方法大致模拟了伊顿工程师的做法,即重点将热量从热源处扩散开来。
Eaton Genie 的母软件 Eaton SmartCFD 能够实现更复杂的扫掠式热管几何形状,这反映了我们在现实世界中应用热管的方式。为了保持 Eaton Genie 的快速和简便性,它只能插入从散热器底座一端延伸至另一端的直线型热管。
如果您希望实现更均匀的散热,我们可以通过在 Eaton Genie 中施加均匀的热负载来模拟均热板。这样,您就可以进行粗略的比较,以评估您的应用是需要热管还是均热板。
此外,根据您在基座中包含的器件数量和热管数量,Eaton Genie 会采用 4 种不同的方式在基座中布置热管。
对于单一热源,热管的布置非常简单。Genie 会根据您选择的方向,将器件中心与热管中心对齐。您可以选择让热管轴线沿散热器的流向与散热片方向一致,或者沿散热器的宽度方向与散热片垂直。
对于单个热管和多个器件的情况,Eaton Genie 会将该单个热管放置在两个热源之间。如果您的多个器件无法对齐在同一个热管上,且它们都需要一定程度的散热,则应考虑在底座中加入多个热管。
涉及多个热管与多个热源的布局稍显复杂,因此 Eaton Genie 会做出一些假设。Genie 会将您在设计中包含的热管数量,均匀地分布在您放置热负载的最宽尺寸上。
对于单个热源,Genie 会尝试将多个热管全部集中布置在该热源下方。Eaton Genie 会限制每个热管之间的间距,因此如果热管数量超过器件下方可容纳的数量,这些热管将围绕热源中心进行分组排列。这意味着,如果 Genie 无法将所有热管都布置在热源正上方,它会将它们作为一组,以热源为中心进行布置。
同样地,Eaton Genie 会将多个热管均匀地分布在多个热源上。热源所占的最大宽度即为 Eaton Genie 分布热管的宽度范围。如果器件之间存在间隙,该间隙将被视为热管分布宽度的一部分。虽然这种布局未必总是符合 Eaton 工程师的选择标准,但它确实能帮助您更好地理解热管如何改善散热器的底面散热效果。
如果您担心设备之间的间隙过大,导致底座下方无法完全覆盖到热管,不妨尝试增加热管的数量。在制造过程中,热管可以采用 U 形结构,从而发挥类似两根热管的作用。此外,增加几根嵌入式热管所带来的成本上升,通常会被“性能提升”所抵消。
添加均匀热源不会影响您的热管布局。由于添加该热负载并未改变热负载的集中位置,因此调整热管布局也不会产生任何不同效果。总体而言,均匀热负载本就是热管设计旨在模拟的场景。
在 Eaton Genie 中尝试使用嵌入式热管。