例題2

ストリップラインの発熱解析(過渡解析)

本例題について

  • ベンド形状を有するストリップラインに電位差を与え、電流をシミュレーション(電場解析)し、引き続いて
    その電流に起因するジュール熱によって発生した温度上昇分布をシミュレーション(熱解析)した例を示します。

  • 例題1と類似した解析モデルですが、過渡解析を行うことで、経過時間に応じて温度分布が変化していく様子を
    解析結果としてみることができます。

  • 表に記載されていない条件は初期設定の条件を使用します。

解析空間

項目

条件

解析空間

3次元

モデル単位

mm

 

解析条件

例題1とは異なる点として解析の種類は過渡解析を選択しています。

項目

条件

ソルバ

電場解析[Coulomb]

熱伝導解析[Watt]

解析の種類

過渡解析

 

タブ設定

設定項目

条件

過渡解析

時間ステップ

指定

時間ステップ

1.0-3[Sec]

ステップ数

10

初期温度

25[deg]

モデル図

例題1ではストリップラインをシートボディで定義していましたが、本モデルではソリッドボディを用いて定義しています。

ボディ属性および材料定数の設定

ボディ No./ボディ タイプ

ボディ属性名

材料名

0/Solid

Board

001_アルミナ※

6/Solid

StripLine

008_銅Cu※

※材料データベースを利用

 

本モデルではアルミナ基板には電流が流れない前提とし電場解析の対象外とします。

ボディ属性名

厚み/幅

解析領域

Board

 

領域の種類:電場/Coulombで使用のチェックをはずす

 

Board部分は電場解析では使用しませんが、Coulomb/Wattの解析をスタートするためには抵抗率/導電率として
何らかの値を設定をする必要があります。001_アルミナのデータベース値では抵抗率はブランク

となってますのでここでは暫定的に1.0としています。(計算結果には影響しません)
また、熱伝導解析において比熱を設定する必要がありますが、001_アルミナのデータベース値では

比熱もブランクとなっておりますので以下の表のとおり設定してます。

材料名

比熱

抵抗率

001_アルミナ

1.0[J/Kg/deg]

1.0[Ωm]

境界条件

  • 境界条件T0を用いて基板の底面側の温度を25度と設定しています。

  • 境界条件T_Wallを用いて断熱境界条件を一部の面に設定しておりますが、
    このようにすることで後述の外部境界条件がその面には適用されないようになります。

  • 境界条件V0,V1を用いてストリップラインの両端に電位差を定義しています。

  • 外部境界条件として室温25度の空気中への熱伝達を設定しています。

境界条件名/トポロジ

タブ

境界条件の種類

条件

T_Wall/Face

断熱

 

T0/Face

温度

25[deg]

V0/Face

電気

電気壁

電位指定、波形:一定、電位:0.00V

V1/Face

電気

電気壁

電位指定、波形:一定、電位:0.01V

外部境界条件※

熱伝達・対流

熱伝達係数:10[W/m2/deg]

室温:25[degree]

 

※外部境界条件は[モデル]タブの
 


 

[外部境界条件] をクリックして設定できます。

 

解析結果

経過時間t=0.002[Sec]における温度分布を示します。

 

経過時間t=0.006[Sec]における温度分布を示します。

 

経過時間t=0.010[Sec]における温度分布を示します。

時間が経過するにつれてストリップライン周辺の温度が上昇している様子が分かります。

 

まずはFemtetを試してみたい

試用版・無償版はこちら

もっとFemtetについて詳しく知りたい

イベント・セミナー情報はこちら