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热模拟加速向市场供应更小、更安静的PC

热模拟加速向市场供应更小、更安静的PC 2011年12月03日 来源： 马萨诸塞州莫尔伯勒，Flomerics公司，热力工程副总裁，Andy Manning博士；加利福尼亚州圣克拉拉，因特尔公司，系统技术营销工程师，Dave Rittenhouse平衡技术扩展架构（BTX）是一种新型个人电脑主机板架构，其改善关键部件的冷却，能够降低噪音级别以及箱体尺寸。从热量的角度来说，基于新型主机板架构的系统设计可能会存在某些挑战，因为这种新型设计只有两个风扇，而不是三到五个。为了帮助系统建造商，尤其是没有大量工程人员的较小制造商，进行了一系列的设计，以便作为不同类型BTX系统机械设计的起点。利用传统的建造和测试方法会花费大量的时间，并且成本高，这是因为需要建造和测试多种原型。相反，因特尔公司利用Flomerics公司的Flotherm软件从热量和声音的角度对大量潜在设计进行评价，并利用模拟诊断信息，从而在原型制作阶段之前形成优化设计。BTX热量改进BTX热量改进主要来自于利用直线气流。限定的直线气流布局允许大量主板部件—处理器、芯片集和图形控制器—利用同一个主要风扇气流，从而降低对额外系统风扇的需要，同时降低风扇系统产生的噪音。在某些情况下，跟ATX方案相比，还允许利用更少、更便宜的散热片。在直线气流系统中降低空气湍流还改进了系统级声音效果。BTX布局支持背板I/O控制器更好的部件布置，当外部装置的信号速度继续升高时，这一点是重要的。BTX提供的尺寸比ATX主机板架构中最小的尺寸还要小，设计通过增加系统插槽数量来利用核心部件，从而按比例增大到塔尺寸系统。BTX主机板架构的一个关键变化是处理器散热片中的风扇将空气从侧面吹过处理器，而不是把空气吹到处理器上。开发新型主机板架构的一个关键部分是证明其能够理想地降低噪音和箱体尺寸，同时保持箱体内所有部件冷却。工程师们进行了大量的计算机模拟，以便根据新的标准对系列设计的性能进行评估，并给开发此类设计的公司提供指导。娱乐PCBTX娱乐PC设计安装大量其他视听设备，并进行优化，以符合严格的声音目标。相对于典型的个人电脑，其工业设计与电子消费品更为相似。这一参考设计尤其有趣，因为传统的ATX设计从来没能满足这方面的应用要求。设计面临的最大挑战是满足这种应用严格的声音要求。BTX系统结构非常适用于风扇减速，从而能够通过大幅度降低气温和气流阻抗来降低风扇速度。但是娱乐参考设计必须拥有合适的前挡板，并且前挡板不受通风口的影响。该设计中利用的基本原理是将使用侧、底部和顶面板通风口设置在热模块进口的附近，以便使进口阻抗最小化，否则必须提高热模块风扇速度。工程师还将功率更高的部件设置在热模块产生的主要气流处。安全温度当然，当工程师们开发这一初步概念设计时，他们不确定这种设计方案能否将部件的温度保持在安全的水平。他们没有时间或资源来制造大量的原型，而这些是利用试错法对概念设计进行验证所必需的。但是，他们确实拥有Flotherm的热模拟软件。他们开发了初步机械布局，在Flotherm软件中，对设计进行建模，并观察结果。温度曲线图通过机箱显示双列直插式内存模块（DIMM）中的热点。另一方面，气流速度和方向剖面表明硬盘驱动限制气流从箱体后部流出。工程师们利用热模拟能力，迅速测定了设计变化的影响。他们在存储器上增加了一个通风孔，以降低该区域的进口阻抗，并从热量和声音的角度，对其不同几何模式以及开口为20％到80％的通风孔进行了评价。他们通过人工计算估计声波标记图，从而对声音效果进行评价。利用这种方法，他们能够降低热阻抗，从而最终冷却DIMM。大部分BTX参考设计将电源设置在箱体的左侧，但这并不是对主机板架构的要求。工程师们认为设置在右侧能够取得更好的气流效果。他们进行了变化，并观察结果，发现他们的直觉是正确的。然而，在此处，热模块风扇怠速运转时，系统产生的噪音为3.6 Bels (BA)声功率。热模拟实验在多种不同风扇速度下对设计进行评价，从1800 rpm开始，并降低速度，直到部件开始过热时为止。在这种情况下，风扇速度降低到650 rpm，从而能够达到声音目标。虽然风扇最初的运转速度不是650 rpm，但是工程师们向制造商提出建议，并说服他们改变控制系统，从而使风扇能够以这一速度运转。由此产生的参考设计—以及所开发的其他参考设计被系统建造商使用，以便降低BTX系统设计所需要的时间。系统建造商几乎从未照搬参考设计，但是一开始就拥有热量和声音特性已知的、经验证的设计给他们提供了很大的帮助。为了给客户进一步简化设计过程，开发了用于BTX设计的一系列热模拟模板。Flotherm软件的用户可以从文件库中选择这些参考设计，并根据自己的意愿进行变更，从而给其客户提供附加值。Flotherm目前包括四种BTX设计、微塔、袖珍塔、带有一到两个热模块的桌面以及九个ATX参考设计。在不远的将来将增添额外的参考设计。(end)

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