CN113127293B - 一种电子设备的热分析方法、系统及相关装置 - Google Patents

一种电子设备的热分析方法、系统及相关装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种电子设备的热分析方法，包括：确认电子设备和所述电子设备的内部结构；根据所述内部结构包含的传热路径进行热度区域划分，得到热阻网络；其中，每个所述热度区域内的元件视为相同热度值；将所述电子设备视为外壳与所述热阻网络相结合的结构体，并得到所述结构体对应的热度结构；所述热度结构用于指导所述电子设备的散热。本申请能够提高热分析效率，能够快速得到电子设备对应的热度结构，节省计算时间，降低热分析难度。本申请还提供一种电子设备的热分析系统、计算机可读存储介质和分析设备，具有上述有益效果。

Description

一种电子设备的热分析方法、系统及相关装置
技术领域
本申请涉及测试领域，特别涉及一种电子设备的热分析方法、系统及相关装置。
背景技术
随着云计算、大数据等新基建的发展，对数据计算速度要求越来越高，处理器的运算速度与运算量也越来越大，导致CPU元器件的功耗不断飙升，温度spec也不断降低，尤其是CPU的功耗每年都在80％增幅大幅度提升，电子器件的散热成为目前亟需解决的问题。如何能有效的解决各个电子元器件的温度过高问题，不应至少是简单的增加风量，而且受目前风扇技术的局限，系统风量基本已到极限。因此需要更加充分的利用有限的风量满足各个器件的热度阀值，在前期进行大量的热分析，对于散热方案进行不断的优化，尽可能的降低器件温度以及风扇功耗。
现有的热评估方式是通过软件进行热分析，常规的方式是按照服务器的3D进行散热分析映射，其中关键的器件通常是各个厂商提供的详细模型，例如DD5内存、NVME SSD、CPU等，将其对应3D位置进行摆放评估，但是厂商提供的模型属于部件及模型，非常详细、精确、复杂，就会产生大量的网格，例如nvme SSD的部件网格数量就在1000万，然而软件系统的模型才2000万的计算量，其计算时间过长，计算效率，将耗费计算资源以及人力投入。
发明内容
本申请的目的是提供一种电子设备的热分析方法、热分析系统、计算机可读存储介质和分析设备，通过划分热度区域降低计算热度结构所需的数据量，提高分析效率。
为解决上述技术问题，本申请提供一种电子设备的热分析方法，具体技术方案如下：
确认电子设备和所述电子设备的内部结构；
根据所述内部结构包含的传热路径进行热度区域划分，得到热阻网络；其中，每个所述热度区域内的元件视为相同热度值；
将所述电子设备视为外壳与所述热阻网络相结合的结构体，并得到所述结构体对应的热度结构；所述热度结构用于指导所述电子设备的散热。
可选的，根据所述内部结构包含的传热路径进行热度区域划分，得到热阻网络包括：
利用风洞模型对所述内部结构的传热路径进行热度区域划分；
统计各所述区域的热度值，得到热阻网络。
可选的，利用风洞模型对所述内部结构的传热路径进行热度区域划分包括：
建立基于JEDEC标准的风洞模型；
利用所述风洞模型确认所述内部结构的传热路径；
将所述传热路径上热度差值符合预设阈值的区域作为热度区域。
可选的，得到所述结构体对应的热度结构包括：
统计所述结构体不同表面的功耗和温度；
根据所述功耗和所述温度确定所述电子设备的热度结构。
可选的，根据所述功耗和所述温差确定所述电子设备的热度结构包括：
根据所述温度与所述功耗的商值确定所述结构体各表面的热度值；
根据所述热度值确定所述电子设备的热度结构。
可选的，根据所述温度与所述功耗的商值确定所述结构体各表面的热度值时包括：
统计不同风速条件下各所述表面的温度和功耗，得到不同风速条件对应的热度值；
计算不同风速条件下热度值的平均值；
利用所述平均值作为所述结构体各表面的热度值。
本申请还提供一种电子设备的热分析系统，包括：
设备获取模块，用于确认电子设备和所述电子设备的内部结构；
区域划分模块，用于根据所述内部结构包含的传热路径进行热度区域划分，得到热阻网络；其中，每个所述热度区域内的元件视为相同热度值；
热度分析模块，用于将所述电子设备视为外壳与所述热阻网络相结合的结构体，并得到所述结构体对应的热度结构；所述热度结构用于指导所述电子设备的散热。
可选的，区域划分模块包括：
划分单元，用于利用风洞模型对所述内部结构的传热路径进行热度区域划分；
热度统计单元，用于统计各所述区域的热度值，得到热阻网络。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
本申请还提供一种分析设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如上所述的方法的步骤。
本申请提供一种电子设备的热分析方法，包括：确认电子设备和所述电子设备的内部结构；根据所述内部结构包含的传热路径进行热度区域划分，得到热阻网络；其中，每个所述热度区域内的元件视为相同热度值；将所述电子设备视为外壳与所述热阻网络相结合的结构体，并得到所述结构体对应的热度结构；所述热度结构用于指导所述电子设备的散热。
本申请通过对电子设备的内部结构进行热度区域划分，不直接计算电子设备内部所有器件，降低热分析过程中需要处理的单元数量，从以器件为最小单位变为以热度区域为最小单位，从而提高热分析效率，能够快速得到电子设备对应的热度结构，节省计算时间，降低热分析难度。
本申请还提供一种电子设备的热分析系统、计算机可读存储介质和分析设备，具有上述有益效果，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种电子设备的热分析方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种电子设备的热分析系统的流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种电子设备的热分析方法的流程图，该方法包括：
S101：确认电子设备和所述电子设备的内部结构；
本步骤旨在获取电子设备以及电子设备的内部结构，在此对于如何获取内部结构不作具体限定，可以通过电子设备的设备厂商获取内部结构示意图，从而明确电子设备的内部结构。该内部结构包含各元器件的大小、位置关系，其中最重要的元器件为风扇，以及明确风扇风向，此外还有电子设备是否包含用于散热的通风口，从而便于模拟传热路径。
当然除了通过设备厂商获取内部结构外，还可以通过扫描电子设备以获取电子设备的内部结构等，在此针对如何获得电子设备的内部结构不作逐一限定。
S102：根据所述内部结构包含的传热路径进行热度区域划分，得到热阻网络；
本步骤旨在进行热度区域划分。以复杂元器件为例，例如固态硬盘，其中包含若干存储扇区，每个存储扇区包含若干存储颗粒，而各存储颗粒与固态硬盘的上电入口距离不同，即同一固态硬盘在应用时其不同区域表现的温度不同，但其热度可能相同。需要注意的是，本申请中热度并不等于温度，热度指元器件工作时的发热程度，通常其与相应功耗的乘积可以作为温度。而对于固态硬盘而言，在进行其热分析过程中，通常需要针对其每一个存储颗粒进行热度监控、计算，其数量级通常超过千万级别，对于计算能力要求较高。但本步骤根据电子设备内部结构中的传热路径进行热度区域划分，从而将每个热度区域内的元件视为相同热度值，就无需针对热度区域内的每个元器件或者单元进行监控、计算，减少了需要处理的数据量。
本实施例在此对于如何执行热度区域划分不做具体限定，优选的，本实施例在此提供一种具体的划分方式：先利用风洞模型对内部结构的传热路径进行热度区域划分，统计各所述区域的热度值，得到热阻网络。
所谓传热路径，在电子设备中通常指热的传导路径。而风洞模型用于测量电子设备中各元器件的气动力特性，从而模拟传热路径，而位于传热路径上的元器件温度波动较大。换言之，在利用风洞模型确定传热路径后，根据传热路径的走向，将传热路径上热度差值符合预设阈值的区域作为热度区域，即选取温度波动范围较小的区域作为热度区域。特别的，可以先基于JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)标准的风洞模型，在此对于如何建立基于JEDEC标准的风洞模型不做具体描述，具体可以参考JEDEC工业标准的标准内容。
需要注意的是，划分出的热度区域内的所有元器件的热度差值应较小，可以小于预设阈值，且不同的热度区域的形状、大小均可有所不同，因根据实际的传热路径进行划分。且对于任意电子设备而言，其划分的热度区域的数量与电子设备的大小无关，而与电子设备的结构、元器件的数量、大小、空间布局等相关。当然，在划分热度区域时，也可以对电子设备进行温控监控，根据反映的实时温度进行热度区域划分，或者辅助进行热度区域划分。还可以将传热路径简化为点到点的热阻模式，并基于热阻模式得到热度区域，从而得到完整的热阻网络。
每个热度区域内，可以取热度区域中心点位置的某一元器件作为该热度区域的热度值，从而方便进行热度分析。
特别的，单独的元器件也可以成为一个热度区域，例如一个发光LED等，由于LED灯工作时发光发热，其会对周围的元器件产生影响，则可以将发光LED灯或者发光LED灯及周围部分区域作为一个热度区域。
热阻网络由所有热阻区域构成，即除了电子设备的外壳外，热阻网络应包含内部结构的每一个元器件所在的区域。
S103：将所述电子设备视为外壳与所述热阻网络相结合的结构体，并得到所述结构体对应的热度结构；所述热度结构用于指导所述电子设备的散热。
本步骤旨在将电子设备视为一个由外壳和热阻网络组成的结构体，从而分析得到结构体对应的热度结构。由于外壳的材质、表面积影响散热，因此在执行热分析时考虑内部结构之后需要考虑外壳对于散热的影响。具体的，可以统计结构体不同表面的功耗和温度，根据功耗和温度确定电子设备的热度结构。对于电子设备而言，需要从外观确认其散热方向，以及容易发热的位置。因此需要尽可能使得发热位置为便于散热的表面。以固态硬盘为例，由于通常固态硬盘可以近似为扁平的长方体，其上下表面表面积大，而其余四个侧面表面积小，难以用于散热。因此本步骤在确定热度结构时，需要逐一确定电子设备工作过程中内部结构对于表面的温度影响，即热度值。在逐一分析各表面的热度值后，即可得到电子设备对应的热度结构。
具体的，可以根据温度与功耗的商值确定结构体各表面的热度值，再整合热度值确定电子设备的热度结构。更优选的，在实际计算过程中，为了提高热度值的准确性，可以统计不同风速条件下各表面的温度和功耗，得到不同风速条件对应的热度值，从而计算不同风速条件下热度值的平均值，最后利用平均值作为结构体各表面的热度值。以确保所得到的热度值更可靠。
本步骤最终所得到的热度结构，能够反映电子设备各部位的热度值，可以明确电子设备工作时各元器件所在位置的相对温度，从而有助于本领域技术人员直接根据热度结构对电子设备的散热方式进行优化和调整。当然本申请可以用于任何存在散热需要的电子设备，例如计算节点、大功率数据处理设备等。
本实施例通过对电子设备的内部结构进行热度区域划分，不直接计算电子设备内部所有器件，降低热分析过程中需要处理的单元数量，从以器件为最小单位变为以热度区域为最小单位，从而提高热分析效率，能够快速得到电子设备对应的热度结构，节省计算时间，降低热分析难度。
以本申请针对于固态硬盘的热分析过程为例，nvme类型的固态硬盘所需要处理的部件网格数量就在1000万，本申请可以将复杂的具体传热路径简化为一个简单的热阻网络，该热阻网络的核心对于前后左右上下六个面都会有相应的热阻值，而且不同的面之间也会有热阻值对应，这样该复杂的1000万的nvme类型的固态硬盘就可以简化为外壳包裹内部热阻网络的结构模型，只需要1万左右的网格即可完成对应的计算，从而大大减少了需要处理的网格数量，提高热分析效率。
下面对本申请实施例提供的电子设备的热分析系统进行介绍，下文描述的热分析系统与上文描述的电子设备的热分析方法可相互对应参照。
图2为本申请实施例所提供的一种电子设备的热分析系统的流程图，本申请还提供一种电子设备的热分析系统，包括：
设备获取模块100，用于确认电子设备和所述电子设备的内部结构；
区域划分模块200，用于根据所述内部结构包含的传热路径进行热度区域划分，得到热阻网络；其中，每个所述热度区域内的元件视为相同热度值；
热度分析模块300，用于将所述电子设备视为外壳与所述热阻网络相结合的结构体，并得到所述结构体对应的热度结构；所述热度结构用于指导所述电子设备的散热。
基于上述实施例，作为优选的实施例，区域划分模块200包括：
划分单元，用于利用风洞模型对所述内部结构的传热路径进行热度区域划分；
热度统计单元，用于统计各所述区域的热度值，得到热阻网络。
基于上述实施例，作为优选的实施例，划分单元为用于执行如下步骤的单元：
建立基于JEDEC标准的风洞模型；
利用所述风洞模型确认所述内部结构的传热路径；
将所述传热路径上热度差值符合预设阈值的区域作为热度区域。
基于上述实施例，作为优选的实施例，热度分析模块300包括：
热度结构生成单元，用于统计所述结构体不同表面的功耗和温度；根据所述功耗和所述温度确定所述电子设备的热度结构。
基于上述实施例，作为优选的实施例，所述热度结构生成单元包括：
计算子单元，用于根据所述温度与所述功耗的商值确定所述结构体各表面的热度值；
结构确定子单元，用于根据所述热度值确定所述电子设备的热度结构。
基于上述实施例，作为优选的实施例，计算子单元为用于执行如下步骤的单元：
统计不同风速条件下各所述表面的温度和功耗，得到不同风速条件对应的热度值；
计算不同风速条件下热度值的平均值；
利用所述平均值作为所述结构体各表面的热度值。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Re热分析d-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(R热分析ndom热分析ccess Memory，R热分析M)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请还提供了一种分析设备，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述分析设备还可以包括各种网络接口，电源等组件。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的系统而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种电子设备的热分析方法，其特征在于，包括：
确认电子设备和所述电子设备的内部结构；
根据所述内部结构包含的传热路径进行热度区域划分，得到热阻网络；其中，每个所述热度区域内的元件视为相同热度值；所述热度区域为温度波动范围较小的区域；
将所述电子设备视为外壳与所述热阻网络相结合的结构体，并得到所述结构体对应的热度结构；所述热度结构用于指导所述电子设备的散热；
其中，根据所述内部结构包含的传热路径进行热度区域划分，得到热阻网络包括：
利用风洞模型对所述内部结构的传热路径进行热度区域划分；
统计各所述区域的热度值，得到热阻网络。
2.根据权利要求1所述的热分析方法，其特征在于，利用风洞模型对所述内部结构的传热路径进行热度区域划分包括：
建立基于JEDEC标准的风洞模型；
利用所述风洞模型确认所述内部结构的传热路径；
将所述传热路径上热度差值符合预设阈值的区域作为热度区域。
3.根据权利要求1所述的热分析方法，其特征在于，得到所述结构体对应的热度结构包括：
统计所述结构体不同表面的功耗和温度；
根据所述功耗和所述温度确定所述电子设备的热度结构。
4.根据权利要求3所述的热分析方法，其特征在于，根据所述功耗和所述温度确定所述电子设备的热度结构包括：
根据所述温度与所述功耗的商值确定所述结构体各表面的热度值；
根据所述热度值确定所述电子设备的热度结构。
5.根据权利要求4所述的热分析方法，其特征在于，根据所述温度与所述功耗的商值确定所述结构体各表面的热度值时包括：
统计不同风速条件下各所述表面的温度和功耗，得到不同风速条件对应的热度值；
计算不同风速条件下热度值的平均值；
利用所述平均值作为所述结构体各表面的热度值。
6.一种电子设备的热分析系统，其特征在于，包括：
设备获取模块，用于确认电子设备和所述电子设备的内部结构；
区域划分模块，用于根据所述内部结构包含的传热路径进行热度区域划分，得到热阻网络；其中，每个所述热度区域内的元件视为相同热度值；所述热度区域为温度波动范围较小的区域；
热度分析模块，用于将所述电子设备视为外壳与所述热阻网络相结合的结构体，并得到所述结构体对应的热度结构；所述热度结构用于指导所述电子设备的散热；
其中，所述区域划分模块包括：
划分单元，用于利用风洞模型对所述内部结构的传热路径进行热度区域划分；
热度统计单元，用于统计各所述区域的热度值，得到热阻网络。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的电子设备的热分析方法的步骤。
8.一种分析设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如权利要求1-5任一项所述的电子设备的热分析方法的步骤。
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