目前，強(qiáng)追風(fēng)冷已經(jīng)普遍適用于較高熱流密度的散熱需求。在一個(gè)柜體中，如何選用風(fēng)機(jī)來冷卻多個(gè)發(fā)熱部件，以及這些不同發(fā)熱部件之間由于結(jié)構(gòu)的排布局限而導(dǎo)致的冷卻效果會(huì)受到多大的影響？本文針對(duì)該問題來進(jìn)行仿真分析。

本文分析的柜體高度方向?yàn)?.4m，共計(jì)12個(gè)發(fā)熱部件。每個(gè)部件的額定發(fā)熱功率為2000W，每四個(gè)發(fā)熱部件共用一個(gè)散熱器來進(jìn)行冷卻。發(fā)熱部件緊緊貼在散熱器的基板上并使用導(dǎo)熱硅脂來降低接觸面的熱阻。按照常規(guī)思路，每個(gè)模塊前方采購(gòu)一個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹風(fēng)或者吸風(fēng)，可以很好地冷卻本層的4個(gè)發(fā)熱部件，如此三個(gè)模塊就需要至少使用一個(gè)風(fēng)機(jī)來進(jìn)行冷卻（如想冷卻效果更好，可采用模塊前方兩個(gè)或者多個(gè)風(fēng)機(jī)并聯(lián)吹風(fēng)或者吸風(fēng)）。采用的冷卻風(fēng)機(jī)越多，對(duì)發(fā)熱部件的冷卻效果相對(duì)越好，但是工程上追求的往往不是某一個(gè)設(shè)計(jì)因素的“最優(yōu)”方案，而是綜合了環(huán)境條件、成本因素、安裝條件、防護(hù)等級(jí)、允許噪聲等諸多條件的“限值最優(yōu)”方案。

本文綜合考慮以上因素，采用三個(gè)模塊（每個(gè)模塊上有4個(gè)發(fā)熱部件）共用一個(gè)冷卻風(fēng)機(jī)的冷卻方案，風(fēng)機(jī)放置于柜體的最頂部進(jìn)行“吸風(fēng)”，冷卻風(fēng)在經(jīng)過散熱器的翅片以后轉(zhuǎn)彎90度直接被放置于頂部的風(fēng)機(jī)吸走。在初選風(fēng)機(jī)PQ曲線之后，使用軟件Icepak帶入風(fēng)機(jī)的PQ曲線，軟件會(huì)根據(jù)柜體的系統(tǒng)阻抗和風(fēng)機(jī)的PQ曲線自動(dòng)匹配風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)。

計(jì)算完畢之后，可以看出三個(gè)截面不同高度處的速度云圖。

由XY截面的速度可知，由于高度差的原因，三層模塊的入風(fēng)流量不完全一樣，呈現(xiàn)出隨高度的增加而風(fēng)量增大的現(xiàn)象。這主要是因?yàn)轫敳康哪K靠近風(fēng)機(jī)，所以負(fù)壓較大。但是散熱效果不僅僅是風(fēng)量的單變量函數(shù)，三個(gè)模塊的冷卻效果呈現(xiàn)出隨著高度的增加逐漸惡化的趨勢(shì)，也即是頂部模塊散熱效果最差。這主要是因?yàn)殡m然靠近風(fēng)機(jī)的頂部模塊風(fēng)量最大，但冷卻風(fēng)多半集中在散熱器翅片高度的中上部，而熱量首先是通過熱傳導(dǎo)傳遞到散熱器的下部，再由下部傳遞到中部以及上部，在傳導(dǎo)過程中被冷卻風(fēng)帶走熱量。所以綜合效果來看，并沒有呈現(xiàn)出“近水樓臺(tái)先得月”的效果，也即是并沒有出現(xiàn)靠近風(fēng)機(jī)的模塊冷卻效果最好的現(xiàn)象。統(tǒng)計(jì)上中下層的發(fā)熱部件對(duì)應(yīng)位置的溫度可知，上部和底部的最大溫差為10.5K，滿足散熱需求。

以上說明，該種方式的布局做到了“限值最優(yōu)”，可以作為類似結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種參考方案。

最后附上溫度云圖