有内热源的肋片散热数值分析.pdf

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1、第3O卷第6期能源技术Vo1．3ONo．62009年12月ENERGYTECHNOIoGYDec．2009有内热源的肋片散热数值分析董韶峰，李荫堂。(1．华北水利水电学院环境工程系，郑州450011；2．西安交通大学环境工程系，西安710049)摘要：利用流体区域与固体区域温度场耦合的方法求解含内热源肋片的稳态自然对流换热问题，讨论了肋片材料、肋片间距和内热源强度对整个散热的影响。得出各种情况下流场和温度场的变化和不同情况下散热效果的标志性参数——最高温度的变化规律如下：内热源越强，最高温度越高；肋片间距增加，最高温度降低；提出了具体的计算式；导热系数大于l0W／(m·K)的金属材

2、料，肋片最高温度不受材料热物理性质的影响。关键词：稳态自然对流换热；对流与导热耦合；内热源；肋片中图分类号：TK124文献标志码：A文章编号：1005—7439(2009)060331—04NumericalAnalyzeZboutNaturalConvectionofFinsWithHeatSourceDONGShao-feng1，LIYin-tang(1．EnvironmentalengineeringDepartment，NorthChinaUniversityofWaterConservancyandElectricPower。Zhengzhou450011，China；2

3、．EnvironmentalengineeringDepartment，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China)Abstract：Thecoolingoffinwithheatsourceisstudiedbyusingnaturalconvectionoffluidandsolidconjugatemethod．WehavegottentheinfluenceoffinmaterialIfindistance，theintensityofheatsourceandthebackgroundtemperaturetOtheoverallh

4、eattransfer．Asthecoolingeffectparameter-thehighesttemperatureoffinriseswiththeheatsourceintensityandthebackgroundtemperature，fallsasthefindistanceincreases，andprovideaformulaaboutthese．Forfinmadeofmetalmaterialwhosethermalconductivitygreatthan10，thehighesttemperatureofdifferentmaterialvariessl

5、ightunderthesamecondition．Keywords：steadynaturalconvection；convectionandconductionconjugate；heatsource；finwithheatsoutee电子产品在运行时会发热导致工作温度升高，强制对流加强散热。影响电子元件的工作效率，因此需要考虑其散热问本文将利用数值分析的方法计算有内热源的肋题；特别是目前的电子产品正在向小型化和便携式片在空气中的散热的流场和温度场，利用计算结果方向发展，产品的设计要求结构紧凑，这就导致散热分析肋间距、内热源强度和肋片材料对肋片内最高空间小，散热效果不佳，因此提

6、高电子元件散热效果温度和对其散热的影响，以期为产品的散热设计提的技术和方法就受到了广泛关注l1J。本文以电脑供参考。内存或者显卡的散热为模型，讨论在自然对流条件1计算模型下类似发热元件的散热极限问题。这些发热元件通常都安装在主板上，在物理意义上可以看成是安装1．1物理模型在一个壁面上的具有内热源的肋片，肋片的形状和发热电子元件散热系统，物理模型可以简化成排列方式以及采用材料的热物理性能是影响散热的图1。阴影部分代表的发热元件，即带有内热源的效果的主要因素。许多电子产品只有在6O℃以下肋片，肋片排列均匀，S代表肋片净间距(简称为肋才能正常工作，这就需要在设计产品的时候根据内片间距)，

7、h代表肋高，代表肋厚，假定肋片在垂直热源强度、环境温度，选择合适的问距来保证散热，纸面方向无限宽，问题可以简化为二维稳态传热，考同时也可根据计算结果决定是否需要采用风扇进行虑到几何形状的对称性把计算区域界定在图l虚线·33]·董韶峰等：有内热源的肋片散热数值分析以内详见图2。图2中包含了肋片的一半及肋片间P(+)一一+袅()+距的一半，左右两侧是对称边界，上下侧是壁面边界条件，肋片区域与流体区域如图标示。()+(丁一)(3)流体区域能量方程：(I+十u)一(Iaa姐T