Introduzione:

Questo caso studio si focalizza sull'analisi dettagliata dell'efficienza termica di un dissipatore di calore progettato per Raspberry Pi, utilizzando l'approccio dell'Analisi FEM (Metodo degli Elementi Finiti) su Code_Aster. Come si può vedere il calore in una scheda Raspberry PI è generato quasi esclusivamente all'interno della CPU.

L'efficienza in un dissipatore di calore per l'elettronica è cruciale per garantire il corretto raffreddamento dei componenti elettronici. Contribuisce a mantenere temperature costanti, prevenire il thermal throttling, prolungare la vita utile dei dispositivi e migliorare le loro prestazioni complessive. Una temperatura più bassa riduce lo stress termico e può favorire il risparmio energetico, riducendo la necessità di sistemi di raffreddamento più intensivi. In breve, l'efficienza termica è fondamentale per garantire un funzionamento stabile, affidabile e ottimizzato degli apparecchi elettronici.

Obiettivo: L'obiettivo principale è comprendere il comportamento termico del dissipatore di calore al fine di valutarne le prestazioni ed eventualmente ottimizzarlo.

Di seguito la geometria 3D utilizzata.

 

Metodologia:

1. Modellazione Virtuale: Creazione di un modello virtuale 3D del dissipatore di calore, inclusi tutti i dettagli geometrici e i materiali coinvolti.

2. Assegnazione delle Proprietà Termiche: Definizione accurata delle proprietà termiche dei materiali per riflettere le condizioni di funzionamento del dispositivo.
   

3. Analisi FEM: Applicazione di carichi termici simulati attraverso l'Analisi FEM per valutare la distribuzione delle temperature e identificare eventuali punti critici.

Risultati:

1. Mappatura Termica [°C]: Ottenimento di una mappatura termica dettagliata che evidenzia le variazioni di temperatura su tutta la superficie del dissipatore di calore.

2. Identificazione di Zone Critiche: Identificazione di zone critiche con temperature elevate, fondamentali per comprendere i limiti dell'attuale design. Di seguito la mappa del flusso di calore nella sezione volumetrica.
   

 

Conclusioni: Questo studio approfondito mediante Analisi FEM fornisce una panoramica dettagliata delle prestazioni termiche del dissipatore di calore per Raspberry Pi. Sebbene non si sia intervenuti sulla struttura, l'analisi ha svelato informazioni cruciali per futuri miglioramenti, dimostrando l'efficacia dell'approccio FEM nel comprendere e ottimizzare i dispositivi termici.