电子元件对流换热系数的研究

　　电子设备边界条件的探究。密闭式系统中，电子设备工作产生的热量*终通过壳体和外部环境之间的对流换热散失，计算域应包含了内外两个部分。但是，同时建立内外域数值模型不但增加了建模工作量，而且计算效率低下。将壳体外壁面视为放置于环境中的热板，根据传热学理论，计算和设定外壁面的对流换热系数，以模拟设备与环境之间的热交换过程，从而仅需建立设备内腔的流场与固体域数值模型，网格数量和计算工作量明显减少。

　　不考虑表面的突出部分，壳体外壁与环境之间的热流量计算公式为：Q=Ah（T－TW）。其中，Q为热流量，T为外部环境温度，TW为平板表面温度，A为平板面积。建立包含流场和固体域的耦合分析模型。壳体材料选用导热性良好的铝，厚度4mm.建模中不考虑其它几何尺寸小、对传热及流动影响小的元件。由于浮力驱动的流动对计算结果有重要的影响，因此在重力方向，网格间距较小，而水平方向网格间距则相对较大。

　　为了增加仿真精度，对主要发热元件CPU及其相邻的PCB板周围立体区域内局部网格加密处理。计算模型总网格数目约30万。边界条件算例设备壳体外壁面共计六个。其中4个壁面可视为竖置的平板，上壁面为发热面向上的平置平板，下壁面为水平放置发热面向下的平板。根据传热学理论，其各面的对流换热系数与放置情况相关。