基于烟囱效应的太阳花型散热器的优化设计

王金亮 叶仁广

(1.中国计量学院材料与科学学院，浙江 杭州 310018；2.宁波佰仕电器有限公司，浙江 宁波 315470)

基于烟囱效应的太阳花型散热器的优化设计

王金亮1叶仁广2

(1.中国计量学院材料与科学学院，浙江 杭州 310018；2.宁波佰仕电器有限公司，浙江 宁波 315470)

主要通过引入烟囱效应，加强空气对流，增强太阳花型散热器的散热能力。采用ANSYS有限元分析软件，研究了肋顶直径、肋底直径、散热环半径以及厚度等参数对散热能力的影响，通过模拟结果可知，选取合理的参数能够适当提高散热器的散热能力，减小散热器质量，节约成本。

烟囱效应；散热器；有限元分析法

0 引言

新一代的光源LED因节能、环保、寿命长、可靠性高等优点备受瞩目，然而，LED的散热问题仍制约着该行业的发展[1-2]。本文在前人研究的基础上[3-4]，基于ANSYS有限元分析法，详细研究了烟囱效应对于散热器散热性能及质量的影响，并与同参数下的普通太阳花型散热器进行比较，最后通过实验验证了仿真结果。

1 理论与模型建立

基于ANYSY软件的有限元分析法对散热器的散热能力进行热分析。ANSYS软件是一款专业的热分析软件，可处理3种热传递类型，即热传导、热对流以及热辐射。

1.1 理论模型

在三维直角坐标系中，根据热力学第一定律有：

(1)

式中，λ为导热系数；T为温度；qν为发热率；τ为时间；cν为比热容。

铝为各向同性材料，散热片体积为V，边界曲面为S，由于环境温度Ta和空气对流换热系数α已知，即散热片的边界曲面S满足第三类边界条件(在Γ3边界上)，在第三类边界条件下式(1)可变为：