แม้ว่าเทคโนโลยีจะก้าวกระโดดไปมากแค่ไหน ผู้ซื้อจะต้องการทั้งความแรงควบคู่ไปกับความสวยงามเพียงใด การออกแบบเครื่องคอมพิวเตอร์ก็ยังต้องคำนึงถึงหลักสำคัญที่ขาดไม่ได้ก็ คือ ระบบการระบายความร้อนที่ดี เพราะการรักษาระดับอุณหภูมิให้เหมาะสม จะทำให้เราสามารถใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีอายุการใช้งานนานขึ้นด้วย ซึ่งถ้าอุปกรณ์ในเครื่องมีอุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้เกิดความเสียหายจนกระทั่งอาจใช้งานไม่ได้
รูปที่ 1 ภาพคอมพิวเตอร์จาก https://grabcad.com/
รูปที่ 1 ด้านบนจากจะเห็นว่าสิ่งจำเป็นที่ขาดไม่ได้ในการระบายความร้อนก็ คือ พัดลมนั่นเอง ทั้งในส่วนของเคสคอมพิวเตอร์และในส่วนของบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงอย่างชิ้นส่วนซีพียูเอง ต้องอาศัยพัดลมมาช่วยในการระบายความร้อนด้วยเช่นเดียวกัน และด้วยความหลากหลายของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่เปลี่ยนไปตามขนาดและสเปค ทำให้การออกแบบระบบระบายความร้อนจำเป็นต้องเปลี่ยนตามไปด้วย ดังนั้นการมีซอฟต์แวร์ที่สามารถนำมาช่วยวิเคราะห์หาระบบระบายความร้อนที่ดีก็ค่อนข้างมีความจำเป็น เพื่อให้ได้ระบบระบายความร้อนที่เหมาะสมในเวลาอันรวดเร็ว
SOLIDWORKS Flow Simulation เป็นซอฟต์แวร์วิเคราะห์ด้าน CFD (Computational Fluid Dynamics) ที่มีความสามารถในการคำนวณด้านการการถ่ายเทความร้อนได้เป็นอย่างดี สามารถวิเคราะห์ได้ทั้งการนำความร้อนในชิ้นงาน การพาความร้อน โดยของไหลทั้งแบบ Natural และ Force Convection ได้ รวมทั้งวิเคราะห์การถ่ายเทความร้อนด้วยการแผ่รังสีได้ด้วย
ตัวอย่างที่ 1 ในรูปที่ 2 เป็นการวิเคราะห์ส่วนประกอบภายในเบื้องต้น เมื่อชิ้นส่วนแต่ละชิ้นมีวัสดุที่แตกต่างกัน มีซีพียูเป็นแหล่งกำเนิดความร้อน ทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนระหว่างกัน ในรูปที่ 4 เป็นผลลัพธ์ที่ได้จาก SOLIDWORKS Flow Simulation ในการวิเคราะห์หาความร้อนที่ถ่ายเทจากซีพียูกระจายไปยังชิ้นส่วนอื่น ๆ และแสดงทิศทางของการไหลของลมร้อนที่เกิดขึ้น ซึ่งเป็นข้อมูลเบื้องต้นช่วยให้เราสามารถตัดสินใจได้ว่าเราจะเพิ่มพัดลม หรือ Heat Sink แบบไหนถึงจะเหมาะสม
รูปที่ 2 รูปแสดงชิ้นส่วนต่างๆ ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
รูปที่ 3 รูปแสดงอุณหภูมิที่ผิวชิ้นงานและแสดงทิศทางการไหลของอากาศ
ตัวอย่างที่ 2 ในรูปที่ 4 เป็นการวิเคราะห์เพื่อออกแบบระบบระบายความร้อนที่ซีพียู ซึ่งมีชิ้นส่วนหลัก ๆ คือ ซีพียู ไส้ทองแดง Heat Sink และพัดลม ในการวิเคราะห์สามารถใช้เทคนิค Rotating Region เพื่อกำหนดการหมุนของพัดลม สามารถกำหนดความเร็วรอบของพัดลมได้ตามการทำงานจริง
รูปที่ 4 รูปแสดงชิ้นส่วนต่างๆ ของซีพียูกับระบบระบายความร้อน
ผลลัพธ์ของการวิเคราะห์ เราสามารถเช็คอุณหภูมิและทิศทางการเคลื่อนที่ของอากาศได้ตามรูปที่ 5 จากรูปสามารถสรุปได้ว่า ซีพียู มีอุณหภูมิสูงสุดที่ 330 K (56.85 ๐C) ถ้าเรากำหนดอุณหภูมิของซีพียูไว้ไม่ให้เกิน 60 ๐C แสดงว่าระบบระบายความร้อนที่เราออกแบบสามารถนำมาใช้งานได้
รูปที่ 5 แสดงอุณหภูมิของอากาศและชิ้นงานในรูปของสี
ผลลัพธ์ของการวิเคราะห์ ในรูปที่ 6 แสดงขนาดของความเร็วของอากาศ ซึ่งมีความเร็วสูงสุดบริเวณสีแดงที่ 10 m/s
รูปที่ 6 แสดงความเร็วของอากาศในรูปของสี
ตัวอย่างที่ 3 ในรูปที่ 7 การวิเคราะห์เพื่อออกแบบระบบระบายความร้อนของคอมพิวเตอร์สเปคสูงๆ โดยใช้ SOLIDWORKS Flow Simulation วิเคราะห์ภาพรวมของเคสคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ระบบระบายความร้อน 2 แบบ คือ พัดลมเป่าอากาศ ใช้น้ำมาช่วยรับความร้อนที่แหล่งอุณหภูมิสูงและไปถ่ายเทออกที่อุณหภูมิต่ำกว่า ซึ่งสามารถวิเคราะห์ไปพร้อมกันได้เลย ทำให้เราสามารถจำลองสภาวะที่เกิดขึ้นได้ใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากขึ้น ผลลัพธ์ที่ได้คืออุณหภูมิที่ต่ำแหน่งต่าง ๆ รวมทั้งทิศทางการไหลของอากาศ
รูปที่ 7 แสดงความเร็วของอากาศในรูปของสี (ภาพจาก https://www.hawkridgesys.com/gallery/solidworks-flow-simulation)
จากตัวอย่างทั้ง 3 แบบเป็นการวิเคราะห์เพื่อตรวจสอบการออกแบบคอมพิวเตอร์ ว่ามีระบบระบายความร้อนได้ดีหรือไม่ โดยใช้ SOLIDWORKS Flow Simulation โดยมีข้อสรุปเป็นค่าของอุณหภูมิ ทิศทางการไหลของอากาศ ดูได้ทั้งแบบ Trajectory แสดงการไหล และแบบ Cut Plot ที่ใช้แสดงรายละเอียดได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ SOLIDWORKS Flow Simulation สร้างขึ้นมาบนพื้นฐานให้มีเทคนิคการใช้งานค่อนข้างง่ายและมีผลลัพธ์ที่ดีเชื่อถือได้ เหมาะกับการนำมาใช้ร่วมกับการออกแบบได้เป็นอย่างดี
สามารถเข้ามาชมข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ : https://www.applicadthai.com/solidworks-simulation/
บทความ : วสันต์ จันทร์หยวก
