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摘 要：針對水下航行器的鋰電池組發熱問題，利用ANSYS Icepak軟件對不同散熱條件下的電池艙段內溫度氣流分布情況進行了仿真分析。結果表明：相比于艙內空氣自然對流冷卻，使用風冷散熱可大幅降低電池組平均溫度，并改善電芯之間的溫差，有利于提高電池組的環境適應性和放電功率，進而提升水下航行器的安全性和可靠性。

實例講解：通過多個實例（如機箱和風扇、單板和元器件、雙熱阻芯片和簡化的散熱器等），詳細講解建模方法、求解流程以及Icepak的后處理功能。

2 散熱方式和熱量傳遞形式選擇2.1 散熱方式選擇目前，常規采用的散熱方式有自然散熱、強迫風冷、水冷，可根據產品的表面熱流密度和可接受溫升值來選擇合適的散熱方式[1,2,3,4],具體選擇方法如圖1所示。圖1 散熱方式選擇 產品實際使用時安裝于用戶整機設備內部，整機設備為箱體結構、未加其它輔助散熱設備。根據實際使用情況，產品散熱方式為自然散熱。

圖6 初始溫度云圖 3 ，多因子參數優化設計 文中產品主要是通過外表面的散熱筋與空氣之間自然對流進行散熱，從設計上來說可以通過優化PCB上元器件結構布局來降低熱量集中程度，也可以通過優化外部散熱結構來提高散熱效率。

3 風冷散熱系統仿真分析3.1 風冷散熱系統的設計與仿真風冷散熱有自然風冷和強制風冷這兩種方式。對于船舶上的大功率電氣設備，自然風冷已經無法滿足其散熱要求。為此，本文為儲能電池包設計了一套強制風冷散熱系統，即通過安裝軸流風扇的方式來增加擾動，加快電池組的散熱。

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) 散熱常用模塊－熱管－風扇－散熱器Ansys Icepak方案可將上述因素全部納入仿真的范圍中。

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采用熱分析軟件ANSYS ICEPAK進行仿真分析。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]。

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仿真溫度讀取 Icepak溫度場圖中，通過設置Marker，可以得到任何位置的準確溫度。 自然散熱仿測對比 – 25℃ 在環境溫度25℃下，掃描不同的輸入電流，得到每個電流對應的溫升。 自然散熱仿測對比 – 55℃ 在環境溫度55℃下，掃描不同的輸入電流，得到每個電流對應的溫升和壓降。

Icepak提供全尺度（從芯片級別直到環境級別）的電子散熱設計仿真能力。

三、Icepak板級熱仿真實操熱設計當今常用的散熱軟件主要有Flotherm和Icepak，其中IcepaK可以求解異形的結構，而且它基于ANSYS FLUENT的求解器，有較好的精度，對于電子散熱仿真是一款非常專業的軟件。在汽車電子散熱仿真來說，由于車廠其他結構和電磁的仿真多使用ANSYS的其他軟件，為了統一習慣，也為了處理異形的CAD結構，icepak用于散熱仿真較為常見。

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