风冷散热器仿真计算报告
风冷翅片式热管散热器的性能仿真探究
风冷翅片式热管散热器的性能仿真探究摘要：本文开展了风冷翅片式热管散热器的模拟仿真分析研究，得到了散热器内热管、铜板和翅片的温度分布规律，并采用理论分析与有限元分析相结合的方法，研究了冷冻柜平均温度和制冷量随时间的变化。
关键词：风冷翅片式；热管散热器；性能仿真；1 风冷翅片式热管散热器概述风冷翅片式热管散热器概述随着我国工业的飞速发展，大量的低温介质如LNG、液氧、液氮等，广泛应用在石油化工、天然气、航空航天等领域，而制冷片是储存与输送低温介质的关键设备。
低温介质的危险性对制冷片的安全运行提出了更高的要求。
制冷片密封填料的稳定性，是保障制冷片长周期运行的关键因素之一。
半导体制冷片的制冷性能和制冷片冷热两端的温差相关，温差越小，制冷效率越高。
因此，为了提高半导体制冷片热端的散热能力，本文选择使用热管散热器，并用数值模拟的方法研究了热管散热器的温度分布并与实验结果对比。
此外，为了研究风冷翅片式热管散热器特性，为此，风冷翅片式热管散热器在设计时常采用加长阀盖的方式，以保证填料温度高于0℃，同时在阀盖表面安装环形翅片（翅片式阀盖），不但可以防止冷凝水滴入阀体保冷层，还可以提高填料温度，减少阀盖长度，从而降低生产成本，弥补低温阀门安装、运输不便等缺点。
在以往的研究中，关于翅片盖温度场的影响分析较少，缺乏较为完善的理论模型。
2 热管散热器在几何和传热上均对称，因此在仿真过程中，为了减少网格数量，提升计算效率，只需要对热管散热器的1/4进行仿真，简化后的热管散热器仿真的几何模型以及热源条件如图1（b）所示。
本文在仿真模型参数选取过程中，参考了前期已获取的实验研究数据。
按照热管散热器的工作状态，针对图1中的仿真模型设定了边界条件，主要包括两个进口，一个出口以及两个对称面；进口条件设定为压力进口，出口条件设定为出风风扇，并且在Fluent中设定线性风扇曲线，设定的风扇模型与实验中的风扇特性曲线基本保持一致。
在本文的仿真研究中，湍流模型采用了FLUENT中的SSTk-ω湍流模型。
风扇(单个)研究报告
研究总结报告—— 风扇（单个）总结一、 研究内容风扇是风冷散热器中必不可少的组成部分，对散热效果起着至关重要的作用，是散热器中唯一的主动部件；同时，更对散热器的工作噪音有着决定性的影响。
风扇在风冷散热器中的职责为：凭借自身的导流作用，令空气以一定的速度、一定的方式通过散热片，利用空气与散热片之间的热交换带走其上堆积的热量，从而实现“强制对流”的散热方式。
本文针对风扇的散热研究变量为：功率，特性曲线（风压、风量），尺寸（轮毂直径、总直径、长度）。
二、 研究过程1、仿真模型建立本文分两种建模级别来仿真风扇与散热器的散热过程，分别是系统级与板级，经仿真计算后，将两种建模级别的仿真结果进行对比，分析得出风扇工作的相关规律。
系统级的建模如图1所示，这是一个机顶盒的模型，在模型中有两块PCB 板，其上面的元件以及电源是系统中主要的热量来源，在位于下方的PCB板上的主要发热元件Comp 上添加了铝材料的平行直肋散热器，并且配套地添加了轴流风扇，将气流从机箱内部源源不断地抽到机箱外部，在研究中主要研究的变量集中在风扇与散热器之上。
整个机箱模型在分网后网格数量控制在70000左右，展弦比控制在20以内，能够得到较好的具有网格独立性的仿真结果。
图2是分网之后机顶盒模型的俯视图。
图 2 分网后的系统级模型俯视图图 3 精简的风扇与散热器模型精简模型如图3所示，板级的建模非常简单，用于更加针对地得到风扇与散热器的散热仿真结果。
得到的仿真结果可以与系统级中的仿真结果参照对比。
模型表征的是一个轴流风扇与平行直肋散热器配合通过强迫风冷降低板上发热芯散热器添加了局部网格约束风扇添加了局部网格约束箱体添加了局部网格约束片的温度。
分网后的俯视图如图4所示。
图 4 分网后精简模型的俯视图在此模型中，风扇区域的局部网格进一步加密，以对风扇尺寸等变量更加敏感。
划分网格后总网格数控制在在70000以内，展弦比控制在12.2。
这种网格分网能够得到较好的仿真结果。
散热器(肋片)研究报告
研究总结报告——散热器（肋片）仿真总结一、研究内容散热器设计是决定散热器效能的最重要因素，从散热的过程来看，分为吸热、导热、散热三个步骤。
热量从芯片中产生，散热器与芯片接触端要及时吸取热量，之后传递到散热片上或其它介质当中，最后再将热量发散至环境当中。
因此，散热器设计应从这三个步骤入手，分别将吸热、导热、散热的性能提升，才能获得较好的整体散热效果。
常见的肋片形式有以下几种：平行矩形直肋、平行矩形针肋、交错矩形针肋、平行圆柱针肋、交错圆形针肋。
他们的适用场合、生产工艺、散热性能各不相同，本文就常见强迫风冷散热形式建模，仿真分析以上几种肋片形式散热器的散热性能。
肋片尺寸直接约束着肋片的散热性能，其影响可以在肋片传热的近似解中看到。
图1是常见的矩形等截面直肋的形状尺寸示意图。
图 1 矩形直肋形状尺寸示意图设温度在与x轴垂直的截面上均匀分布，即只是x的函数，肋片导热系数为k，肋表面对周围流体的换热系数为h，周围流体温度为tf，肋根温度为t0，截面不变（等截面面积Ac和周长U为常数），肋厚为U，肋厚为δ。
把肋片的某一微元体dx视为稳态系统，设单位时间导入、导出微元段的热量为Qx和Qx+dx，微元段向周围介质的对流换热热量为Qc，根据能量守恒原理，其热平衡关系为（1-1）根据文献[26]中的推导，可得到肋片的肋效率为（1-2）设肋片表面积为A1，两肋之间的平壁面积为A2，则肋片总换热面积Ah为（1-3）两肋之间平壁温度为t0，肋片表面温度为tl（仍假设沿肋横截面的温度均匀分布，但沿肋x方向tl不是常数），则肋片表面的对流换热热流量为(1-4)式中，为肋表面的平均温度。
根据肋效率的定义，可用肋效率表示成(1-5)于是式(5-4)可变为(1-6)肋片的数量主要是影响肋片与地面的接触面积和类间距两方面，从而改变散热器的散热性能，增加肋片数量，会增大肋片与底面的接触面积，但同时会减小肋间距，所以这一矛盾的存在预示着肋片数目存在着一个最佳数目值，这个值使散热器的散热效率达到最高。
发动机冷却系统匹配计算与仿真分析
冷却系统是发动机 的重要组成 部分 ，其 中散 性 。在前期设计 中，冷却模块一般作为一个整体交 由供应 商进 行设 计 ，后期 通过 整 车热平 衡试 验验 证 冷却系统性能 ，该方法周期长且耗费大量人力 、物
ｇ — —发 动机 燃油 消耗 率 ，ｋ ｇ ／（ ｋ Ｗ・ ｈ）； 发 动机功 率 ，ｋ Ｗ； ， ｚ ， ， － ＿ — 燃 料 低 热 值 ，对 于 柴 油 机 该 值 为
４１ ８ ７０ ｋ Ｊ ／ ｋ ｇ。
Ｐ ｗ×ｃ ｗ×Ｉ ｆ ｗ １ 一 ｗ ２ Ｊ
式中 ：
表7热平衡试验测试结果图2amesim一维仿真模型参数散热器a散热器b表6仿真计算工况散热器进口温度98798913参数散热器a散热器b散热器出口温度94778361发动机散热量kw107107冷却液流量lmin2622704发动机转速rmin22002200风扇转速rpm21792125风扇与发动机传动比1111风扇直径mm660660水泵与发动机传动比1717环境温度233349环境气压bar11环境温度6050由整车热平衡试验结果可知散热器a在试验工况下连续作业1h散热器进口温度已升高到33仿真结果及分析9879而此时环境温度仅为234
若 冷却 空气 先经 过风 扇再经 过散 热器 ，称之 为 吹风 方 式 ；若 冷 却空气 先 经过散 热器再 经过 风扇 ，称之
为吸 风方式 。
热器的散热性能直接关系到发动机的动力性与经济 式 ，若多个散热器沿空气流动方 向依次排布 ，称之
员对散热器进行初步校核计算 ；同时运用Ａ ＭＥ Ｓ ｉ ｍ
供 了参考 。
［ 关键词 ］ 冷却系统 ；匹配计算 ；一维仿真 ；热平衡试验 ［ 中图分类号 ］ Ｔ Ｐ ３ １ ９ ． ９ ［ 文献标识码 ］ Ｂ ［ 文章编号 ］１ ０ ０ １ — ５ ５ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ７）１ ２ — ０ ０ ６ ７ — ０ ４
风冷散热器仿真中对流换热系数的计算方法
散热器风冷的物理模型,给出对流换热系数的计算公式,以及干空气不同温度条 件 下 计 算 公 式 中 各 参 数 的 取 值 表,
提 出 仿 真 时 对 流 换 热 系 数 的 调 整 流 程 . 通 过 仿 真 和 实 验 ,验 证 了 对 流 换 热 系 数 计 算 方 法 和 调 整 方 法 的 正 确 性 .
[文 章 编 号 ]１００３－４６８４(２０１８)０１Ｇ００１８Ｇ０３
风冷散热器仿真中对流换热系数的计算方法
杨 弘 熙１,张 杰１,赵 威２
(１ 湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,湖北 武汉 ４３００６８; ２ 湖北省电力公司随州供电公司,湖北 随州 ４４１３００)
[摘 要]对风冷散热器进行温度场仿真,需要计算对流换 热 系 数 的 值. 根 据 导 热 理 论,建 立 功 率 半 导 体 器 件 及 其
第 ３３ 卷 第 １ 期 杨 弘 熙 ,等 风 冷 散 热 器 仿 真 中 对 流 换 热 系 数 的 计 算 方 法
１．１ 导 热 导热 现 象 的 规 律 被 总 结 为 傅 里 叶 定 律,其 数 学
表达式为
φ
＝
－λA
dt dx
式中,φ 为 热 量,W;A 为 垂 直 于 热 流 方 向 的 截 面 积,m２;dt/dx 为 温 度t 在x 方 向 的 变 化 率;λ 为 导
热 系 数 、是 表 征 材 料 导 热 性 能 优 劣 的 参 数 ,W/(m������
１ 散热器导热的理论基础
热 量 的 传 递 过 程 是 由 导 热 、对 流 、辐 射 等 三 种 基
本 方 式 组 成 的 . 为 简 化 起 见 ,假 设 :１)散 热 器 是 各 向 同性的均质连续体;２)散 热 器 物 理 参 数 (即 密 度、比 热容、导热系数)都是 常 量;３)系 统 稳 定 后 是 稳 态 散 热,并且无内热源 工 业 大 学 学 报
CPU风冷散热器散热性能的实验测试
CPU风冷散热器散热性能的实验测试作者：唐金沙,李艳红,黄伟,马雯波,刘吉普来源：《现代电子技术》2009年第12期摘要:CPU风冷散热器作为最传统的散热方式,现在仍被广大PC机用户使用。
按散热片材料分为全铝、全铜和铜铝复合式三种,其中铜铝复合式是现今主流产品。
为对其散热性能进行测试,设计测试散热器散热性能的实验装置。
通过改变输入电压,改变风道、风速和模拟芯片的发热功率,测试目前PC机使用最多的放射状铜铝复合式风冷散热器在不同风速、不同加热功率下强迫风冷时的散热性能。
从它的瞬时储热能力、热阻及CPU表面温度三个方面分析其散热性能,得出这款散热器能较好地满足CPU发热功率在120 W以内的散热需求。
实验测试装置具有通用性,实验结果有助于对此款散热器的改进,以提高其散热性能。
关键词:CPU;风冷;散热器;散热性能;实验测试中图分类号:TK124文献标识码:A文章编号:1004-373X(2009)12-115-03Experimental Testing of Heat Dissipation Peformance of CPU Air Cooling RadiatorTANG Jinsha,LI Yanhong,HUANG Wei,MA Wenbo,LIU Jipu(School of Mechanical Engineering,Xiangtan University,Hunan,411105,China)Abstract:For the time being the most traditional and widespread means of cooling components of PC is forced air cooling radiator.It can be divided into three types according to its different materials which are aluminum,copper,and copper-aluminum.Copper-aluminum is the main trend product.In order to test its heat dissipation performance,an experimental facility is designed.Through changing input power to change air velocity in air duct and generated heat power of simulated CPU chip,then the heat dissipation performance under force convection of radiation-shaped radiator is investigated which is used by most of PC users under different air velocity and different power input.The results indicate that the radiator could preferably meet the needs of heat dissipation when the power input is 120W through analizing its performance according to the instant ability of heat storage,thermal resistence and the surface temperature of CPU.The experimental testing facility has universal property,the results are useful for the radiator with further improvement and better performance.Keywords:CPU;air cooling;radiator;heat dissipation performance;experimental testing0 引言随着现代社会的飞速进步,计算机已成为人们工作、生活、学习中的重要帮手,这就促使其性能不断地提高来满足人们的需要,但同时也随之产生了一些问题。
计算机CPU散热器的数值仿真分析
计算机CPU散热器的数值仿真分析摘要：随着芯片制造技术的发展，计算机CPU的功率越来越大，与此同时其发热功耗也越来越大，要保证CPU工作时不因温度过高而故障或进入高温自我保护模式，就需要CPU的散热器有更高的散热效率。
市场上的CPU散热器五花八门，具体哪种散热形式具有更高的散热效率，就需要对CPU散热器进行具体分析。
本文以市面上的一款CPU散热器为例进行分析，一方面分析CPU散热器上的热管数量多少对散热的影响；一方面分析CPU散热器上风扇的多少对散热的影响。
通过采用有限元数字仿真的方法对CPU散热器进行分析。
本次分析对CPU散热功率、CPU散热器的结构和散热器本身的材料进行参数假定，仅考虑热管数量和风扇数量对散热的影响。
关键词：数字仿真有限元TDP功耗 CAD模型 CFD模型集成电路制造技术的发展日新月异，其发热功率越来越大，在设计师努力降低功耗的同时，单位体积内集成的功能增多，热功耗不可避免的增大。
计算机CPU作为集成电路的典型代表，其发热功耗从开始的几十瓦发展到现在的近二百瓦，这要求CPU的散热措施必须能跟上CPU的发展。
CPU散热器就是专门为其提供散热服务的设备。
计算机的CPU散热器安装在计算机机箱内部，散热器上的散热基板紧贴CPU，基板与CPU之间通常会涂抹导热硅脂等材料提升两者之间的导热性能。
本文通过数字仿真分析软件，以市面上出现的CPU散热器为例，探讨在该散热器结构下，不同数量的风扇和不同数量的热管对CPU散热的影响。
1简介研究CPU散热就需要知道CPU的TDP功耗。
TDP功耗一般指热设计功耗（ Thermal Design Power），直接翻译为散热设计功耗。
热设计功耗是CPU电流热效应以及CPU工作时所产生的单位时间热量。
热设计功耗通常作为电脑主板设计、笔记本电脑散热系统设计、大型电脑散热/降耗设计的重要参考指标。
热设计功耗越大，表明CPU在工作时会产生的单位时间热量越大，对于散热系统来说，需要将热设计功耗作为散热能力设计的最低标准，也就是散热系统至少能散出热设计功耗数值所表示的单位时间热量。
电动机风冷散热器热力学数值仿真研究
维普资讯
第 ４期
傅彩明： 电动机风冷散热器热力学数值仿真研究
步长为 ：
２ 热 平衡 分析
风冷却器设计 的热力过程中 ， 工质吸热和散热
要涉及到比热容和热平衡等工程问题． 因为热量是
过程 的 函数 ， 以 ， 所 只有 确 定 了热力 学 过 程 ， 有与 才
温度和温升等， 是风冷散热器热力学设计的重要 内容． 关键词 ：风冷； 散热器； 热力学； 数值仿真 中图分类号 ： Ｂ３ Ｔ １１ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１７ — １Ｘ ２０ ）４ ０ ２ ０ ６ １ １９ （０６ ０ — ０４— ５
０ 引 言
与液体冷却方法相 比， 电动机循环风冷散热器 具有显著的优点 ， 随着材料和风冷技术的进步， 其应
热量为 ４ ．０Ｗ／ ｍ ℃） 电动机的额定 功率 为 １３ （ － ， １０ Ｗ， ４０ｋ 所能提供的循环空气量为 ３９ ｓ ．９ｍ ／ ．
１２ Ｙ Ｋ ３２型 电动机 散 热器 的初 始温 度及 温升 ． Ｋ ６０
条件
仿真计算最低温度为０℃ ， 初始温度分别取 １ ９℃
和２ ℃， ５ 仿真计算的最高温度 １ ℃ ， ０ ０ 空气的摩尔质量 为２． ／ｍ ｌ ８９ ｌ ｋ ｏ， ７ｇ 空气的摩尔容积２．１ ｏ， ℃时空 ２ ／ ｌ ４ｍ ０
11ykk6302型电动机散热器的基本结构参数和散热量总散热功率为70kw散热器共有铝管579根总的有效散热面积为9416m2单位面积的平均散热量为4130wm2?电动机的额定功率为1400kw所能提供的循环空气量为399m3s12ykk6302型电动机散热器的初始温度及温升条件仿真计算最低温度为o初始温度分别取19和25仿真计算的最高温度100空气的摩尔质量为28sr7kghnol空气的摩尔容积勉4l脚l0时空气的平均比压热容1004100时空气的平均比压热容1006仿真的温度范围为o100温度仿真步长取1散热器的允许温升取18
散热模拟分析报告
散热模拟分析报告1. 引言本文档旨在对散热模拟分析进行详细的描述和解释。
散热模拟分析是一种通过计算机模拟来评估和优化散热系统的热传导和热辐射效果的方法。
通过分析散热系统的热特性，我们可以设计出更高效和可靠的散热解决方案。
2. 分析方法在本次散热模拟分析中，我们采用了计算流体力学（CFD）方法来模拟和分析散热系统的热传导。
CFD方法基于流体力学原理，通过将流体分割为离散的网格单元，并对其进行方程求解，从而模拟流体的流动和热传导过程。
3. 模拟参数在进行散热模拟分析之前，我们需要确定一些模拟参数，以确保模拟结果的准确性。
以下是我们在本次分析中使用的参数：•材料热导率：根据散热器和散热表面的材料特性，我们选择了适当的热导率值。
•初始温度：我们假设散热系统的初始温度为25摄氏度。
•环境温度：我们考虑了散热系统周围环境的温度，通常为常温值。
•散热器尺寸：我们采用了实际散热器的尺寸和结构进行模拟。
4. 模拟结果经过模拟计算，我们得到了散热系统的温度分布图和散热效果图。
通过观察温度分布图，我们可以看到散热系统不同区域的温度变化情况。
而散热效果图则直观地展示了热量如何从散热器传导到周围环境中。
从模拟结果中，我们可以得出以下结论：•散热器表面温度分布均匀，没有出现过热现象。
•散热系统整体的散热效果良好，温度趋于稳定。
•在给定的环境温度下，散热器的散热能力满足需求。
5. 优化建议基于对散热模拟分析的结果和结论，我们提出了一些建议来进一步优化散热系统的性能：•优化散热器结构：通过改进散热器的设计、增加散热面积或改变散热片的排列方式等方式，进一步提高散热效果。
•优化风扇选择：选择适当的风扇型号和转速来提供足够的风量，进一步增强散热效果。
•优化散热材料：选择具有更高热导率的材料，可以提高散热系统的热传导效率。
6. 结论本文档通过散热模拟分析，评估了散热系统的热特性，并提出了一些优化建议。
通过合理的参数选择和结构优化，我们可以设计出更高效和可靠的散热解决方案。
基于强制风冷的IGBT_用翅片散热器仿真分析与结构优化
边界条件是流体在边界上流动和传热过程中控制方 程满足的条件。在该模型中，滑移壁面的边界条件是假设 壁面无黏性效应，即无边界层扰动影响 ；层流接口中进口 边界条件为风扇入风口，法向流的静压曲线数据见表 2， 温度为 298 K，绝对压力为 101 325 Pa，出口边界条件为 静压为 0 Pa 并抑制回流。对网格进行手动划分，以避免由 物理场控制网格出现结果不收敛的问题，模型求解自由度 为 835 014，包括 324 235 个内部自由度，156 456 个网格
芯片温度分布随散热翅片厚度、翅片数量以及流体域大小等因素变化的规律。结果表明，当翅片厚度为2 mm、
数量为40片且流体域尺寸为637.5mm×483.0mm 时，散热效果最好。
关键词 ：翅片式散热器 ；强制风冷 ；IGBT 模块 ；COMSOL Multiphysics ；有限元仿真
中图分类号 ：TK 172
顶点。
3 原结构散热器温度场分析
通过 COMSOL Multiphysics 软件的后处理功能得到的 逆变器芯片以及散热器的温度分布云图如图 3 所示。由图 3 可知，IGBT 芯片最高温度为 111.0 ℃，散热器背板的最 高温度为 48.8 ℃，而模型最低温度均为 24.9 ℃，即最低 温度分布在散热器翅片末端，芯片与散热器的最大温差为 86.1 ℃，整体温差很大。由图 3（b）可知，由于强制风冷 的作用，因此出风口端的温度明显比入风口端高，风扇对 温度分布的影响十分明显。
风冷散热设计及验算方案
风冷散热设计及验算方案12020年4月19日22020年4月19日风冷散热设计及验算方案一、散热器的选配1、选用散热器的依据电力半导体器件（以下简称器件）的耗散功率、热阻（结壳热阻与接触热阻之和）和冷却介质的入口温度等，是选用散热器的基本依据。
器件被应用在各种各样的工况，在选用散热器时应该正确识别散热器、绝缘件和紧固件的型号和含义，了解不同散热器的散热能力和范围。
一般，一种器件仅从参数看，可能有两、三种散热器都能满足要求，但应结合自己的应用情况，诸如：冷却、安装、通用互换和经济性来综合考虑选取一种最佳的散热器。
2、散热器选用计算方法散热器的配置目的，是必须保证它能将元件的热损耗有效地传导至周围环境，并使其热源即结点的温度不超过j T ，取环境温度a T ，用公式表示为：P Q < ‥…‥…‥…‥…①()/j a Q T T R =-‥…‥…②其中：P ，元件的损耗功率；Q ，耗散功率，散热结构的散热能力；32020年4月19日j T ，元件工作结温，即元件允许的最高工作温度极限，取j T =125°C ；a T ，环境温度，水冷时规定为35°C ，风冷时规定为40°C 。
R ，热阻，热量在媒质之间传递时，单位功耗所产生的温升； jc cs sa R R R R =++‥…‥…③jc R ，结点至管壳的热阻，Rjc 与元件的工艺水平和结构有很大关系由制造商给出，范围一般为 0.8～2.0 K/W ；cs R ，管壳至散热器的热阻，与管壳和散热器之间的填隙，介质接触面的粗糙度平面度以及安装的压力等密切相关，影响接触热阻的因素较多，迄今没有一个普遍适用的经验公式加以归纳，因此工程设计中都是根据实验或参考实测数据来选择接触热阻，表1为某些典型接触面的接触热阻值；sa R ，散热器至空气的热阻，是散热器选择的重要参数，它与材质材料的形状和表面积体积以及空气流速等参量有关。
利用flowmaster进行散热冷却的模拟分析报告
目录1．概述 (3)1．1 仿真目的 (3)1．2 系统概述 (3)1．3 仿真要求 (3)2．冷却系统原理 (4)3．冷却系统模型 (6)3．1 Flowmaster建模过程 (6)3．1．1 建模的原则 (6)3．1．2 复杂系统的建模 (6)3．1．3 建模、分析过程 (6)3．2 理论基础 (10)3．2．1 流动阻力方程 (10)3．2．2 质量守恒方程 (10)3．2．3 压力损失方程 (10)3．2．4 换热方程 (11)3．2．5 整体求解 (11)3．3 建模过程 (12)3．3．1 发动机本体的建模 (13)3．3．2 温度控制阀的建模 (17)3．3．3 水泵的建模 (19)3．3．4 换热器的建模 (21)3．3．5 水箱的建模 (23)3．3．6 管道、弯头、三通等部件的建模 (25)3．3．7 阀门的建模 (27)3．3．8 过滤器的建模 (28)3．3．9 边界条件的处理 (28)3．4 主要参数 (29)4．分析结果 (31)4．1 压力分布 (31)4．2 流量分布 (33)4．3 温度分布 (35)4．4 与实验结果对比 (38)4．5 需进一步展开的工作 (39)5．结论 (40)附录一常用材料的发射率 (41)附录二元件参数 (42)1．发动机水套参数 (42)2．水泵参数 (42)3．换热器参数 (43)4．阀门（含温控阀）参数 (44)5．管道参数 (44)6．损失元件参数 (45)7．边界条件参数 (45)附录二仿真结果 (46)1．冷却系统压力分布 (46)2．冷却系统温度分布 (48)3．冷却系统流量分布 (49)1．概述1．1 仿真目的针对某发动机，采用Flowmaster软件进行冷却系统的仿真计算，得出系统热负荷情况，详细分析整个冷却系统中压力、流量及温度的分布情况，从而为冷却系统的优化设计提供理论依据。
1．2 系统概述某柴油机为中型船舶用推进动力发动机，直列6缸，功率约2500kW。
汽车发动机冷却系统散热器建模仿真与设计
技术聚焦
Design-Innovation
额定功率设计散热器迎风面积，如式（2）所示。散热器
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"("
（1）
迎风!（'('') *+'(''% ,） 总!)
（2） （3）
式中：— ——散热器的目标散热量，kW；
"—— —传递给冷却系统的热量占燃料热量的百
设计目标就是在匹配水阻、风阻性能的基础上，满足整 AMESim软件建立整车发动机冷却系统模型，同时搭建
车动力总成的散热需求，同时实现成本和质量的最优 了发动机热容模型，可以准确地仿真整车稳态工况发
[2]233-237
化。对数平均温差法计算繁琐 ，还需要查找换热 动机出水平衡水温和动态工况的温升曲线。这种研究
!"! 散热器经验参数方法
性能的影响及相互作用。文献[4]对散热器自然对流状
经验参数方法以发动机额定功率为设计工况；散
况下的传热性能及内部流动展开研究，提出了散热器 热器的目标散热量的计算，如式（1）所示。依据发动机
! 基金项目：国家重点研发计划项目（(G"HIJKG"G%%GG）
- -
2第0199（期9）
散热器是乘用车发动机冷却系统的核心零部件， 消耗功率比值和内部流动及散热规律。文章基于-
[2]237-243
散热器的水阻、风阻影响散热器水侧和风侧的流动性 的对流传热学理论建立了散热器数学模型 ，通过
[1]
能，散热器的换热性能影响发动机的燃烧 。散热器的 散热器单品性能数据拟合出散热器的换热系数，应用
2
0.07m/kW；
电动机风冷散热器热力学数值仿真研究
电动机风冷散热器热力学数值仿真研究电动机是一种将电能转换为机械能的设备，其中发热是电动机使用过程中的一个关键问题。
过高的温度对电动机的运行稳定性和寿命产生不利影响。
因此，在电动机设计中，散热系统的设计十分重要。
传统的电动机散热方式包括空气冷却和水冷却两种方式，其中空气冷却常用于小型电动机，而水冷却常用于大型电动机。
本文结合风冷散热器对电动机的热力学数值仿真进行研究，以提高电动机的散热效果。
在电动机的设计中，散热器起到了关键的作用。
散热器通过导热材料接触电动机的发热部分，并通过与外界空气的对流传热，将热量从电动机中带走。
传统的风冷散热器由一片或多片散热片组成，通过风扇吹动空气来降低散热片和电动机之间的温度差，从而改善电动机的散热效果。
然而，散热片的数量和布局会影响到整个散热系统的传热效率。
因此，需要通过数值仿真研究来找到最佳的散热片数量和布局。
数值仿真研究是一种基于计算机模拟的研究方法，可以对复杂的物理现象进行分析和预测。
对于电动机风冷散热器，数值仿真可以模拟空气的流动和传热过程，通过计算散热片周围的空气温度分布和散热片的表面温度来评估散热系统的散热效果。
在数值仿真研究中，需要考虑到多种因素，如电动机的发热功率、散热片的热传导特性、风扇的风速和风向等。
在进行数值仿真研究之前，需要进行一些前期的准备工作。
首先，需要进行电动机的几何建模，包括电动机的外形、内部结构和散热片的几何尺寸等。
其次，需要对电动机的热物性进行测量和估计，包括热导率、热容和热传导等。
然后，在进行数值仿真之前，需要确定仿真模型的边界条件，包括建立散热片和外界空气之间的传热过程模型、确定风扇的风速和风向等。
最后，通过数值计算和模拟，可以得到散热片周围的空气温度场和散热片的表面温度分布。
通过数值仿真研究，可以评估不同散热片数量和布局对电动机的散热效果的影响。
对于给定的电动机，可以通过数值仿真找到最佳的散热片数量和布局，以提高散热系统的散热效果。
电子机箱强迫风冷散热系统设计及性能仿真分析
2020年27期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application电子机箱强迫风冷散热系统设计及性能仿真分析张斌，田晓旸，宋国莲（中国运载火箭技术研究院，北京100076）引言根据相关文献和数据，工作温度是影响电子产品可靠性的重要因素：约55%的电子产品失效是由工作环境温度超过规定值而引起的[1]。
并且电子元器件工作温度每升高10℃，其失效率会增加一个数量级[2]。
因此对电子产品进行针对性的散热设计可以有效提高产品可靠性。
1散热设计方案介绍本文研究的电子产品散热结构设计方案如图1所示。
由箱体结构、电子元器件、开关电源以及机箱两侧的对流风扇构成。
初始设计方案根据工程师的个人经验在机箱两侧设计一组风扇，构成强迫对流的流体通道，希望达到对流换热的设计目的。
图1电子机箱散热结构2热分析基本理论[3]热传递途径和方式分三种：传导、对流和辐射。
2.1热传导理论热传导是由存在温度差的高低温物体接触而产生的热交换现象。
传导换热的物理规律描述为傅立叶定律，即导热过程中总热流量与引起导热的温差成正比，与导热面间距成反比，数学表达式为：Φ=λ·A ·Δt （1）式中：Φ为热流量，单位为W ；λ为导热系数，单位为W/（m ·℃）；A 为垂直于热流方向的截面面积，单位为m 2；Δt 为温差，单位为℃。
2.2热对流理论热对流是由存在温度差的流体和固体耦合而产生的热交换现象。
对流换热的物理规律描述为牛顿散热公式：Φ=α·A ·Δt （2）式中：Φ为对流换热量，单位为W ；α为对流换热系数，单位为W/（m 2·℃）；A 为换热面积，单位为m 2；Δt 为流体与固体的温差，单位为℃。
2.3热辐射理论热辐射是由高于绝对零度的物体之间互相辐射和接收能量而产生的热交换现象。
辐射换热的物理规律描述为斯蒂芬伯尔曼黑体辐射计算公式：Φ=α·A ·（T 14-T 24）（3）式中：Φ为辐射换热量，单位为W ；α为黑体辐射常数，为6.669×10-8W/（m 2·k 4）；A 为辐射表面积，单位为m 2；T摘要：文章研究了一种强迫风冷电子机箱的散热设计方案及热性能仿真。
风冷循环风机导流器的仿真计算与结构优化
风冷循环风机导流器的仿真计算与结构优化本文主要介绍了风冷循环风机导流器的仿真计算与结构优化。
首先，根据导流器的工作原理和结构特点，建立了相应的数学模型，并利用CFD软件进行了仿真计算。
其次，通过对仿真结果的分析，发现导流器的设计存在一些不足之处，如流道过于曲折、进出口处的流线不流畅等。
为了解决这些问题，提出了一些结构优化方案，如改变导流器的几何形状、优化进出口处的设计等。
最后，对优化后的导流器进行了仿真计算，并与原设计进行了比较，证明了优化方案的有效性。
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风冷散热设计及验算方案
风冷散热设计及验算方案一、散热器的选配1、选用散热器的依据电力半导体器件（以下简称器件）的耗散功率、热阻（结壳热阻与接触热阻之和）和冷却介质的入口温度等，是选用散热器的基本依据。
器件被应用在各种各样的工况，在选用散热器时应该正确识别散热器、绝缘件和紧固件的型号和含义，了解不同散热器的散热能力和范围。
通常，一种器件仅从参数看，可能有两、三种散热器都能满足要求，但应结合自己的应用情况，诸如：冷却、安装、通用互换和经济性来综合考虑选取一种最佳的散热器。
2、散热器选用计算方法散热器的配置目的，是必须保证它能将元件的热损耗有效地传导至周围环境，并使其热源即结点的温度不超过j T ，取环境温度a T ，用公式表示为：P Q < ‥…‥…‥…‥…① ()/j a Q T T R =-‥…‥…②其中：P ，元件的损耗功率；Q ，耗散功率，散热结构的散热能力；j T ，元件工作结温，即元件允许的最高工作温度极限，取j T =125°C ； a T ，环境温度，水冷时规定为35°C ，风冷时规定为40°C 。
R ，热阻，热量在媒质之间传递时，单位功耗所产生的温升； jc cs sa R R R R =++‥…‥…③jc R ，结点至管壳的热阻，Rjc 与元件的工艺水平和结构有很大关系由制造商给出，范围一般为 0.8～2.0 K/W ；cs R ，管壳至散热器的热阻，与管壳和散热器之间的填隙，介质接触面的粗糙度平面度以及安装的压力等密切相关，影响接触热阻的因素较多，迄今没有一个普遍适用的经验公式加以归纳，因此工程设计中都是根据实验或参考实测数据来选择接触热阻，表1为某些典型接触面的接触热阻值；sa R ，散热器至空气的热阻，是散热器选择的重要参数，它与材质材料的形状和表面积体积以及空气流速等参量有关。
综合①②③，得到：()/sa j a jc cs R T T P R R ⎡⎤<---⎣⎦‥…‥…④参见（JB/T9684-2000 电力半导体器件用散热器选用导则）根据④式计算的热阻值，如果选用标准散热器，则查询散热器标准（GB/T8446.1电力半导体器件用散热器），标准中热阻值与sa R 计算值相同，或小于又接近于计算值的散热器即为所选用的散热器；如果为非标准型散热器，需要厂家提供散热器的热阻，该热阻值应小于sa R （并且比较接近）。
动力电池风冷散热结构的参数优化与仿真分析
动力电池风冷散热结构的参数优化与仿真分析摘要：动力电池是电动汽车的重要组成部分，其散热结构对电池寿命和性能有着决定性影响。
本文针对动力电池风冷散热结构的参数优化与仿真分析进行了研究，运用Flowmaster软件对不同结构参数的风冷散热结构进行了仿真分析，得出了最优参数组合，提高了散热效率和电池寿命。
文章主要包括动力电池散热结构分析、结构参数优化、仿真分析和实验验证四个部分，研究表明，通过优化散热管的长度和数量、进出风口面积比和内部隔板的位置和数量等参数，可以有效提高动力电池的散热效率和寿命。
关键词：动力电池；散热结构；风冷；参数优化；仿真分析一、绪论电动汽车作为新兴的交通工具，具有环保、节能、高效等优点，得到了越来越多的关注。
而作为电动汽车的重要组成部分，动力电池的性能和寿命也对电动汽车的推广和应用起着关键作用。
动力电池在工作过程中会产生大量的热量，如果不能有效地散热，不仅会影响电池性能和寿命，还会导致电池的安全事故。
目前，动力电池的散热方式主要包括液冷和风冷两种方式。
相比于液冷，风冷散热具有结构简单、成本低、维护方便等优点，因此在电动汽车领域中更为常见。
而针对风冷散热结构的参数优化和仿真分析，不仅能提高电池寿命和性能，也能为后续的优化设计提供参考。
二、动力电池散热结构分析动力电池风冷散热结构通常由电芯单体、散热管、进出风口和内部隔板等组成，其中，散热管是整个结构的核心部分，起到了连接电芯单体与进出风口的作用。
电芯单体和散热管之间填充有导热硅胶，可以提高散热效果。
进出风口的面积比也是影响散热效率的关键参数之一。
过小的面积会导致散热不畅，过大的面积会导致进出气流之间的压差过大，影响散热效果。
因此，进出口面积比需要进行合理设计。
内部隔板主要是为了分隔空气流道，防止局部流速过大或过小，形成气团和死角，影响散热效率。
内部隔板的数量和位置也需要进行合理设计。
三、结构参数优化为了优化散热结构的参数，提高散热效率和电池寿命，本文选取了不同长度和数量的散热管、不同的进出口面积比和不同位置和数量的内部隔板等参数进行研究，通过仿真分析得到最佳参数组合。
icepak 应用分析-强迫风冷散热器
应用icepak分析强迫风冷散热器1 引言本文所叙述的风冷散热器，总功率为500W，设计进风温度为50℃，要求冷板最高点温度≤85℃，由于条件较苛刻，因此对散热器设计提出了较高的要求。
我们首先用一般数学计算方法（借助计算机）对散热器进行计算，得到较佳的散热器参数（散热齿高度、厚度、间距）及需要的风量，初选风机；然后用专业热分析软件icepak建立模型、进行仿真分析；最后用了散热器优化软件Qfin对散热器进行了优化，再根据优化结果，确定散热器参数。
本文叙述了对散热器进行分析、优化的过程和结果，通过这些软件的综合应用、相互映证，可以提高计算精度、优化结构参数，使散热器满足设计要求，并尽量达到最佳的散热效果，提高设备可靠性。
2 组成与结构散热器的组成与结构如图1所示。
图1 散热器结构该散热装置主要由以下部分组成：发热器件两个，散热器，风机两个，通风风道。
处于散热器上面的为发热器件1，总功率为400W，主要集中在前面，即前面部分360W，其余部分40W；处于散热器下面的为发热器件2，功率100W，均匀分布。
3 确定散热器基本参数根据已知条件、借助经验设定散热器尺寸参数、风机风量，通过公式对散热器性能进行计算，可得到散热器基板平均温度，然后根据计算结果调整尺寸参数及风量，再计算，通过反复几次计算就可以得到一组满足散热条件、且散热性能较好的散热器参数，并选定风机。
4 icepak计算模型根据散热器结构及初步计算、分析得出的散热器参数，建立icepak计算模型如图2所示。
openingFan1Fan2图2 icepak计算模型计算模型包括以下部分：a.热源(sources)：发热器件1简化成两个热源，一个为360W（source 1），尺寸60mm×120mm，另一个为40W（source 2），尺寸60mm×180mm,此两个热源紧贴在一个块(block 1)上，block 1紧贴在散热器的散热齿顶面；发热器件2简化成一个热源（source 3），功率100W，尺寸150mm×330mm，紧贴散热器基板上。