電子行業的熱仿真 - 6SigmaET
過去十年見證了物聯網設備的發展，和智慧家庭的興起 —— 所有家用電器、小工具和通信設備，都可以用無線技術來控制，並且可以隨時隨地訪問數據。隨著 5G 技術和邊緣運算的出現，我們進入了智慧城市時代。然而，許多人不知道的是，建立這種智慧城市基礎設施的基石之一，是一種稱為智慧共桿的技術。
什麼是智慧共桿？
智慧燈桿通常是一種將智慧照明技術與通信、電力和安全功能相結合的路燈桿，例如 4G/5G 蜂窩服務、Wi-Fi、電動汽車充電、監控攝影機、物聯網感測器數據聚合、行動邊緣運算（ MEC）等。
圖 1. 智慧共桿示例
滿足散熱要求
智慧共桿內的功能列表不斷增加，以及對街道邊美觀的需求，導致需要隱藏有源電子設備，如基頻單元 (BBU)、配電、電源整流和邊緣運算設備。桿體在密封環境中安裝設備時，一個主要考慮因素，是確保適當操作條件的冷卻系統。除了局部空氣溫度控制之外，智慧共桿設計還可能需要符合 GR-487（電子設備櫃）和 IP-55（外殼的防護等級）等行業標準，同時保持可承受性。
圖 2. 智慧共桿內的有源電子設備
SRC-Design Solutions，能夠使用 6 Sigma ET 開發熱解決方案。該解決方案包括一個空氣對空氣熱交換器/熱虹吸管，它保持密封隔間，並避免內部和外部空氣迴路的混合。該系統還包括一對用於外部空氣迴路（底部），和內部空氣迴路（頂部）的直流供電冷卻風扇，可確保更低的功耗和智慧風扇速度控制，以減少噪音。
圖 3. 帶有有源電子外殼的氣流迴路
來自外部的空氣被底部風扇拉過進氣口，經流過熱交換器並透過排氣口排出（同時從內部空氣迴路中提取熱量），以形成外部空氣迴路。內部空氣迴路中的冷卻空氣，進入有源電子設備的前進氣口，並由頂部風扇，作為熱空氣從有源電子設備的後部吸入熱交換器。
模型建構過程
幾何形狀包括引導空氣流動，和傳遞熱量的主要冷卻系統組件，以及具有指定熱負荷的散熱組件。散熱組件包括總功率 300W 的 MEC 單元、總熱負載 320W 的兩個 BBU 單元，和負載120W的DC電源。系統的總熱負荷為 740W。模擬是在 GR-487-CORE 中詳述的溫度和太陽能負載的最壞情況下，在 6 Sigma ET 中進行的。
圖 4. 帶有溫度圖的 6 Sigma ET 模型
模擬中還包括擋板和通風口的設計，顯示來自熱交換器的供應空氣，被引導到有源電子設備的入口，導致在入口處形成「冷通道」。這允許有源組件的入口溫度低於 55°C —— 符合要求的標準。這個特殊情況是用 1200 萬個網格單元模擬的。
使用 6 Sigma ET 進行熱建模
利用 CAD 模型使我們能夠加快模型建構過程，並確保考慮到所有相關的幾何細節。憑藉 6 Sigma ET 處理複雜幾何的能力，我們能夠在幾分鐘內導入模型，而無需花費數小時來簡化模型。導入複雜幾何圖形的能力，不僅可以引入 CAD 模型的每個細節，還可以減少模型建時間。
現代城市基礎設施的未來已經到來。隨著智慧共桿和最新通信設備等技術的開發和安裝，我們需要新穎的想法，來應對設計和熱挑戰。6 Sigma ET 是處理未來複雜熱問題的工具，提供簡單的模型建構，以及快速準確的解決方案。
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