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求解計算</p><p class="ql-align-justify">伏圖-電子散熱模塊采用有限體積法求解器，支持流熱耦合計算，提供高精度的離散計算方法以及高保真的仿真模擬。它具備層流與湍流求解功能，可進行穩態與瞬態流動傳熱分析，支持多種散熱場景的分析，如固體導熱、自然對流、輻射、強制風冷、液冷等，并支持百核以上的高效并行計算。經過算法重構和云計算技術加持，其仿真偏差可控制在±2℃以內。

仿真模型導語據悉，為研究鋰離子電池熱特性機理，針對電池表面自然對流換熱系數展開研究，通過實驗得到了電池基本生熱參數并以此建立了單體鋰離子電池生熱模型，仿真分析了恒溫條件下不同放電電流的表面自然對流換熱系數。鋰離子電池因其高比能量特性而被廣泛應用于電動乘用車輛，其使用壽命受到自放電率、溫度等因素的制約。

，間隙15 mm條件下，電池模塊自然對流散熱效果可接近8 W離心風機的風冷散熱效果。

根據用戶們向Ansys流體技術團隊反饋的在自然對流冷卻仿真過程中存在的問題，Ansys工程師做了系統的解答匯總。以下知識點雖然都是在Fluent中進行實現，但方法是普適的，在其它CFD軟件中計算時同樣需要注意，希望對大家有所幫助。

強迫風冷服務器中的細密齒散熱器（左）自然散熱產品中的稀疏齒散熱器（右）我們看到，牛頓冷卻定律中，換熱面積和對流換熱系數是一個乘積的關系，要獲得最佳的散熱面積和對流換熱系數的綜合最優值，需要多次測試優化對比。由于仿真軟件的廣泛使用，在打樣測試前，為節省成本，提高效率，通常會進行仿真預測最優的散熱器設計方案。

對流設置所有外接觸面（選擇對流面時取消內壁），對流系數設置25W/（m^2*k）。對流換熱系數：空氣自然對流：5-25W/（m^2*k）；氣體強制對流：20-300W/（m^2*k）；環境溫度設為313K，約40攝氏度。SW設置材料為鋁合金6061，材料熱導率是170W/m^2*K。ANSYS中設置材料為AL，材料熱導率曲線。

空冷散熱一般分為自然對流散熱和強迫對流散熱，自然對流的散熱路徑主要是芯片將熱量傳遞給散熱器上的翅片，熱量通過翅片自然對流散發，其優點是結構簡單可靠，但由于自然對流冷卻的熱交換系數較低，因此無法滿足大功率模塊的散熱需求。強迫對流是在自然對流的結構基礎上增加散熱風扇，通過加速翅片表面的空氣流動性提高散熱效率。

根據對流的方式不同，我們可以將散熱設計分為兩種：被動散熱與主動散熱。 被動散熱（自然對流） 即自然對流的方式散熱，主要應用在對溫度控制要求較低的電子元器件、或者熱流密度相對較低的低功耗器材以及部件之中。當產品的熱流密度很大，通過自然對流的方式不足以解決散熱問題時可以通過主動散熱的方式來解決。

燈殼散熱，參數10顆燈珠，每顆燈珠設定50W完全用于發熱。選用AL材料，對流系數是曲線值。在200℃及以上的熱導率是170W/m^2*K。環境一：設定環境溫度40℃，自然對流系數25W/m^2*℃。自然散熱面是去掉內側面的所有外側面。發熱量在10個小燈珠區域，總計設為500W。熱對流只設置在外表面。對流系數25W/m^2*℃。

對于自然對流的外流區域按照一般自然對流外流暢大小標準，根據不小于整體幾何最大尺度的向上方向2倍長度，向下方向1.5倍長度，前后左右方向0.5倍長度的方法進行流場創建。最大程度來減小邊界對自然對流流動的影響。

在 ICEPAK15.0 版本中建立 LED 散熱仿真模型，主要由LED 燈、導熱介質和散熱器組成。考慮到 LED 內部熱阻是一穩定值，因此，把模型中每個 LED 看成一個熱源，忽略 LED 每部結構，將每個 LED 燈設置為溫度監控點。采用自然對流模式，空氣的自然對流系數取平均值7.5 W/(m·K)[7]。

油介質內的傳熱主要是基于對流過程和流體在油中的傳導。對流過程通常是一個非常復雜的現象，因為它是基于密度和粘度、油的熱阻、被加熱表面與冷卻液之間的溫差等因素，對流換熱速率一般用牛頓冷卻定律來表示。油中對流的流量也取決于油的粘性。如果油在自然冷卻中由于粘性較小而運動較快，則對流換熱模式也會較快。由于礦物油具有高粘性，因此不會出現像礦物油無粘性時那樣多的對流換熱方式。

根據冷卻風源是否使用額外裝置引入，風冷散熱系統分為自然風冷和強制風冷。 1.1 自然風冷 將車輛行駛過程中產生的迎風風流經導流管導入電池組內部通道進行直接冷卻的方式叫做自然風冷。該方式不需要輔助電機、結構簡單、使用方便，但冷卻氣流會因車速變化而不穩定，冷卻效果差異較大，而且空氣的熱容和熱導率都很低，自然對流表面換熱系數小。

Icepak擁有豐富的模型庫，如風扇、PCB、散熱器、電子標準元器件等，也可以方便地將3D建模軟件如UG/CATIA中建立的3D數模直接導入，還可以將電子設計自動化(ElectronicDesignAutomation，EDA)軟件中的PCB布置數據直接導入，并且可以根據模擬環境選擇設置不同的熱對流方式，如自然對流、強制通風對流、混合對流、層流、湍流、熱傳導、熱輻射等復雜環境狀態。

箱體內部初始溫度以及進風口的仿真溫度均設置為293.15K(20℃），進口風速設為0.5m/s以及1.0m/s，選擇0.5C恒流放電倍率放電，時間長短設置為1h，圓柱電池模組的自然對流換熱系數設置為10W/m2·K。

風扇散熱屬于強迫對流換熱的一種，其本質是以風扇作為動量源，強化流-固接觸面的對流換熱效應，高效帶走固體表面的熱量，以達到控制溫升、提高元器件熱可靠性的效果。