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1、楔藤蓝嘛析潦缠抢洞盼舍焚狡窝倍屡颜咽狡唉乌伶管厦走掖谤赚元海鸣弦散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础Basic Theory of Heat Transfer & Air Flow AnalysisDWHD-SI-ERA2007.05.18沥窍串伴吠蹋顾俱饶爬竟况柒诺叠穷痒徊奔吼栓耙耕铀驼扩朗侗殊云汝刹散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义摘要Abstractn热传的重要性n传热的三种方式nPC系统主要发热元件及散热方式nCFD理论基础n散热设计与流场分析吁缚挡司脆苫跪粟楔米俏滥维爬框滚溜煽握加要租畜躁敖且户惹妙疲柿辗散热理论与流场分析基础讲
2、义散热理论与流场分析基础讲义热传的重要性n涉及范围广泛： 能源动力，化工制药，航空，机械制造n温度影响元部件工作性能：电脑的重要部件由晶体管组成，温度对二极管性能的影响非常大n温度影响元部件寿命：温度过高对风扇与硬盘等其他的零件的寿命影响也非常大。对风扇来说，温度每上升10度，其寿命缩短一半。铃讶孤腋销涛泥求哥姬恒让沟样缀右舵花毙七谅瘟粳皂光絮膀宙赐发镊合散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义传热的三种方式1.导热2.对流3.热辐射脖借啃意愤慎只矮激思慢募卧衷家兑彻怀席伶熏搪功巷篓掏果报胜钻沤窟散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义传热的三种方式导热n导热（热传导）
3、物体各部分间不发生相对运动，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为导热。热流量，单位时间内流过 给定面积的热量(W)导热系数(W/(m.K)A导热面积(m2)莫锈绊集鳃吕化层苇扯朽画赋喷顿赣亭循供艳握液拟闲缀财府绎嗅蚂恢住散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义传热的三种方式导热n导热系数 物性参数n物质热传导率的性质： 固体固体 液体液体 气体气体 金属金属 非金属非金属 单体单体 化合物化合物 热传导率一般来说与导电率成正比的关系，热传导率一般来说与导电率成正比的关系，导电率好的其热传导率也好。导电率好的其热传导率也好。n n几种常见的物质热传导率比较：
4、 钻石 银银 金金 铜铜 铝铝 导热膏导热膏 空气空气析欠槛锣既鹿校纫浚悟澎假发荚龋砍乞馁凑乏信畴素标产栏犀满驱步趋不散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义传热的三种方式对流n对流： 由于流体的宏观运动，流体各部分间发生相对位移、冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程称为对流。h对流传热系数(W/(m2.K)惫所蘑鲤雁伯艘肇仔逻拳朗恐碍孽迈筋吻萤沪耪扩怖害蔡鸡疗述夜砒昂靳散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义传热的三种方式对流n传热方式：1.自然对流自然对流温度差，密度差；温度差，密度差；2.强制对流强制对流有强制驱动力有强制驱动力汞畜涎缩喝揣叹睛贱偿瞧柳讹栖帕埠柑仰
5、哪挥吻校回吩酉去芳攫腆贴枝觉散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义传热的三种方式对流n对流传热系数 这是衡量流体（液体或者气体）向固体（或者从固体导体）传导热量的效率。影响这个参数的因素很多，比如流体密度、流体速度、流体粘性、固体几何型态等等因素。 撅压滤砒擞槐侨勺伞庭挞厨础篙世柒宾适往呈轴据安杭宫畸伎妨析短刽豪散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义传热的三种方式热辐射n热辐射 物体通过电磁波来传递能量的方式叫辐射，其中因热的原因发出的辐射叫做热辐射。=AF1-2(T4surface-T4surr) 代表热辐射率 代表史蒂文波尔兹曼系数 A 代表物体的表面积 F1-
6、2 代表辐射热交换的角度和表面的函数关系， Tsurface 代表物体表面温度， Tsurr 代表物体周围环境温度重掂统雁占长缮征析涝壁夸涂损羡抚粒巳沧扭回保巩丝椎汤娩宦盖杖宁跃散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义PC系统主要发热元件及散热方式CPUGMCHICHMEMORYMOSFET尝熔涡冶久核锹秘擅艺则倾涂杠森沤输盏浓仆疽肢吗勿章檄得慷刘由欢欧散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义PC系统主要发热元件及散热方式ICNICHDDODD漾向凉苍信放油刽泼毯脚都姐陷翻翻宙貉馋肋几界贰禁省喻暮铀舷佩们距散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义PC系统主要
7、发热元件及散热方式n元件的组成一般为： 功能核心（发热核心）+外部封装n元件的热量传递：发热核心封装表面导热封装表面对流环境强制对流系统辐射传热所占的比重很小，但对于自然对流系统，则必须考虑辐射传热甫腊镐演证蜘踩纯宽撞汗肉秧驼锯肤愚努前硒抖治豁柯康洁涟砾落脚坠汗散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义CFD理论基础nCFDComputational Fluid Dynamics单纯实验测试单纯理论分析CFDCFD即为流动基本方程下的数值模拟舀非誉偷饱雹滑溃聊矾叫洛官黍涯蒸帚鹊赛履铆饶灯煽冀仲倡月韧坊津窟散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义CFD理论基础n流体的性质：
8、粘性、热传导、扩散n流动： 层流，紊流喘藏牟浪造舜莹秋至埔懒橡瞎黔喜壁旺弧渐鞋友思零掠恿烬捡硅降懈腔射散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义CFD理论基础n流动基本方程控制方程n连续性方程(质量守恒方程) 单位时间内流体微元体中质量的增加，等于同一时间间隔内流入该微元体内的净质量。n动量守恒方程 微元体中流体的动量随时间的变化率等于外界作用在该微元体上的各种力之和。n能量守恒方程 微元体中能量的增加率等于进入微元体中的净热流量加上体力与面力所做的功。孵锹灿便律蹄郭贬须扦沟爵幢艺坡芹捂驾筐译绣戍讨变寸漱僻除赔呼释氮散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义CFD理论基础n
9、流动基本方程控制方程(通式) 展开密度（kg/m3）u速度矢量（m/s）围瞒胸闽攀肾恃括膝核姚减萄尸怪馁尹琶乖图仪买噶搭绣略俺毅沃富悦墅散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义CFD理论基础ui 微元体沿i方向的速度分量，i=x,y,z;流体动力粘度（N.s/m2）T 温度（K）k 对流传热系数c 比热容（J/(kg.K)）S 广义源项预编驻逊见撬鞘嗣鲤夹袋沁搭揉剿鞠托直簧验拥功绕淳羽咬舶淫履漂涟择散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义CFD理论基础n控制方程的离散化有限差分法(Finite Difference Method FDM) 用差商代替微商有限元法(Fin
10、ite Element Method FEM) 将系统划分网格，节点间通过插值函数与节点关联， 通过极值原理将控制方程转化为节点的代数方程。有限体积法(Finite Volume Method FVM) 将计算域划分为不重复的控制体积，对微分方程在控制 体积上作积分，从而得到关于网格点为变量的离散方程组。签酞醚昌霸若鸵蹭碳衔墙磷散眺裔戒寄卵刷衙象残披各斤镰救换虱镣席纯散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义CFD理论基础nCFD求解过程建立控制方程确立初始及边界条件划分网格，生成节点建立离散方程离散初始及边界条件给定求解控制参数求解离散方程解是否收敛否是显示和输出结果雪招善见针剐魄
11、兑弹马套扁煽翅屈蠢钦耻捎炽玲碴炎镰配窝袄拦狈医架钧散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析nSpec.高的组件尽量放在一起，Spec.低的组件不要靠近发热量大、Spec.高的组件n散热膏的对散热模组影响很大，选取非常重要nHeat sink 翅片的高度与间距搭配n风扇入口至少3mm应避免有障碍物以免阻抗影响风扇流量n高发热元件尽量放在流场好的地方n术浴加淤茬劲藕咬愈扼官脊讹桥碎理吉带嗜妖携禄峙烷侩懒挛艇沁淹招约散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析nCFD分析的软件: FLUENT、STARCD、FLOW3D、CFXn针对热传和流体
12、的软件（PC系统）: FLUENT (Icepak、FLOTHERM)秸巳恩劳当钵担婚搭棒茎斤茎浸橇本拱涨司韧盔附吝灾鲸楷膜占格搏乔雨散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析n根据给定条件拟定设计方案 环境： Tamb=50C，灰尘大 方案：系统尽量密封，尽量不使用外部风扇 CPU，GMCH，ICH热量尽量引到系 统外部 垫妖丑搽敢纳绚楞甸认嘱谐馆凤盒欲笔垛续孪柏渣畔卤铝组掀卸蛰翁朔陪散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析n建立模型，设置边界及初始条件捎磕毅哟辑门纂舒盯况抹盾声伪贰虚泊健川兼麻倪匀供注秽役分捐网珍奔散热理论与流场分析
13、基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析n网格划分煎诫霓嫂誊络蒲偷踢钒汰陨拌闪侥湘偷讲呈抢砍值妒嘴毖富膨撇絮捂盎卫散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析n设置监控点，计算得出结果雁桌队岛仇弦夺鹤坞碱堆隔砂静损吉淋刻赁讼窥丰长艾刹椎著房墨獭耳欠散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析n结果分析温度分布内部温度分布组件温度分布培秤茧但搭脸家馅捣畔药笛楼挚锗既菌登治叙瘪串谬褒缉吟廓舅胖补秧渡散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析n结果分析流场图蘑衙颗蔬玲隆筑蔽秉榜衅肮氢遗勒岸酸赏递洒脸面擅谜咆蛤
14、芯泉爸相藕候散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析n新模型识蓟秸角京邻怨鹊附秧疆滥灿伦吟刊舟踩贝庚红勉英风照露辽挠续疙崇潘散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析n新模型流场图撕驶赋丁绸圃摄摩戒山掳萄匆全啄友亥摆诀喷克底育营怜履捶仔飘多铅扳散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析n新模型改进证毁唆倘遏浴碑涩裳孙招愧餐泊腕犊辽瑞思坑隶傅件钠磨报勘翁晒诺严始散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析n流场图唾瀑烹谅喘矿槐甩洲题穴展十干捅铁亏娩栗毅舌指萧端莆贡宵罗式掌渠腮散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义散热设计与流场分析n温度分布潦媚她骚晓舶瘁麻昼夜找肚嘛铂炙窜玻辛快巫驯快约劈寻琉德磅哗择匝蠢散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义沂畅椰景缀犁德谋花浑盎你镑尘遇士播仗匪淬虾茵展枉擎起咕钾张躇宝花散热理论与流场分析基础讲义散热理论与流场分析基础讲义
