某机载设备散热器的优化设计*

杨雨薇，王婉人，周 尧，张丰华

(西安航空计算技术研究所 第四研究室，陕西 西安 710068)

0 引 言

随着电子技术的高速发展以及对电子设备性能和功率使用要求的提升，使得电子设备的功率密度不断上升[1]，如果不能及时有效的解决电子设备的散热问题，会导致电子设备的使用寿命和可靠性降低，严重时会引起整体设备的损毁。因此，热设计的合理性会直接影响到电子设备的稳定运行及其使用寿命[2]，而常规的可靠性模拟试验耗时长，成本高，不能及时解决散热问题，笔者将利用Flotherm软件对设计中的散热器进行数值仿真计算，分析影响散热器性能的因素，最终得到最优设计方案，降低制造成本。

1 基于Flotherm的热仿真

1.1 热仿真模型

此研究在考虑了仿真计算时间、仿真结果准确性以及保证仿真精度的前提下，对某机载设别机箱的物理模型进行一定程度的简化，三维模型如图1所示。

图1 EMU机箱热仿真三维模型

1.2 边界条件

环境温度为150 ℃，冷却空气温度为84 ℃；整体功耗为38 W，由散热器翅片与空气对流换热；冷却空气流速为75～9 m/s，并在散热器长度方向上加装挡风板；机箱及翅片结构为铝合金6061，散热器基板长152 mm，宽60 mm，厚10 mm，其翅片高度为20 mm，厚度为2 mm；使用先粗化后细化的方式进行网格划分，再利用稳态分析进行仿真求解。

1.3 仿真计算结果

利用Flotherm软件对模型进行仿真计算，以风速为75 m/s，翅片个数为86,翅片长度为11.5 mm为例展示设备的温度分布云图，如图2所示。

图2 温度分布云图

从图2来看，设备温度的分布由热源中心向周围扩散，依靠散热器翅片向空气扩散，由冷却空气带走热量，达到降低温度的作用。……