• 发布日期：2012-09-10
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功放音响散热器厂：散热器对流数据的探究
　 散热器数值计算模型示意图为了满足散热器自然对流耦合计算的准确性，空气流动域必须取得足够大，大空间才能适用压力入口边界条件。但是计算域太大，散热器周围又要求足够密的网格，会造成划分的网格太多，计算机资源（内存、CPU）不足，计算太慢等问题。所以我们需要将计算域采用多层网格画法。这样散热器和散热器附近的空气流动区域可以采用较小的网格单元间隔来划分，离散热器较远的空气流动区域可以采用疏网格。这样能减少计算量，缩短计算时间。
　　 计算方法散热器基板底面不断地提供热量，基板和散热器肋片结合处为导热对流换热的耦合问题，肋片与周围空气发生自然对流换热。因此，近似地把问题看作是三维、稳态、常物性、有内热源的导热和对流换热的耦合问题。计算过程中由温差引起的辐射换热忽略不计，由于温差而引起的浮生力作用，在计算中引入了Boussinesq假设：1）流体中的粘性耗散项忽略不计；2）除密度外其他物性皆为常数；3）密度仅考虑动量方程中与体积力有关的项，其余各项中的密度作常数处理。数值计算时，散热器和大空间采用整场离散，整场求解方法，把固体和流体中的热传递过程组合起来作为一个统一的传热过程来求解。
　　 散热器的基板底面在浮力的作用下，扰流冷却散热器的时候，空气直接从散热器四周往上走，却不能进入散热器肋片间对散热器进行冷却。在电加热板的加热量与散热器的散热量平衡时，散热器肋片都成了等温壁面。速度又是由温度差引起的，速度小导致空气的浮生力小于粘性力。散热器周围的冷空气从散热器四周往上运动，到最终混为一起的时候，在散热器肋片的上方形成了一个很大的滞流区域。从X－Z面的速度矢量图可以看出在肋片方向上的滞流区域里的两端形成了两个小涡，阻止了周围空气进入散热器肋片里。又因为在粘性力的作用下，这个滞流区域里空气流速非常小，所以在这样的结构下，散热器的肋片就没有充分发挥出自然对流的散热效果。
　　 散热器新结构示意图为了分析新结构散热器的散热能力，对比实验验证了数值计算可靠性，所以我们采用同样的数学模型、网格划分、计算方法和边界条件来数值计算分析，这样省时，高效，成本低。在相同功率下，虽然基板底面受热面积有所减小，底面单位热流密度有所增加。但是散热器的基板底面最高温度依然比原模型降低了5℃。
　　 结论本文运用Fluent软件对大功率LED路灯散热器在大空间中自然对流冷却进行了耦合数值计算。对其散热过程进行了分析，得出了如下结论：（1）数值计算结果与实验结果吻合较好，说明本文计算方法的可靠性；（2）数值计算比实验能更好、更科学、更方便地分析散热器的散热过程；（3）本文设计的散热器新结构，让空气在散热器中间实现上下流通，增加空气流通量，降低了基板底面温度，提高了肋片平均换热系数；（4）底面加工间距对散热器散热能力有显著影响。

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