【经验】利用热仿真软件Flotherm进行自然散热齿片设计

时间： 2022-11-02 来源：世强

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对于电子设备而言，自然散热与风冷是最常用的散热方式，相对于自然散热，风冷虽然拥有更好的散热效果，然而其不可避免的噪声问题、可靠性问题、开孔易进灰尘、必须足够体积等问题，工程师一直在追求更安静、可靠性更高的被动散热。

对于被动散热设备，如通信设备、消费电子产品、汽车，高效的散热方法通常是将发热源芯片通过低热阻导热界面材料如导热硅脂、导热凝胶、导热垫片等将热量传至外壳，外壳与空气进行自然对流与热辐射方式散热，根据如下自然对流与热辐射散热公式，可以得知换热面积A越大，散热量越大，散热效率越高，所以大部分高功耗被动自然散热产品的外壳通常采用散热齿外壳。

Q_对流=h·A·(T-T₀)

Q_辐射=ε·σ·A·(T⁴-T₀⁴)

此时，散热齿的齿间距设计对散热效果影响明显，为了确定在不同工况下的最优散热齿设计，可以通过Flotherm进行仿真模拟，如图所示为两种常见的散热齿方向，重力方向分别垂直、平行于齿片流道。

其仿真结果分别如下图所示，其中横坐标为齿片数，纵坐标为热源的温度。

首先可以从最高温度看到：同一个模型，流道平行于重力有利于散热，即热源温度更低。更具体的，通过增加散热器的齿数，可以看到热源的温度呈现先降低后升高的趋势，这是由于在一定范围内增加齿片数量，散热面积增加，散热能力增强，而齿片数量过多后，虽然散热面积增加，但是流道狭窄，不利于空气对流，对流换热系数h减小，从而导致温度反而升高。而对于两种齿片放置方式，其最佳散热效果对应的齿数不同，重力垂直流道在齿数16时达到最低温度，重力平行流道在齿数15时达到最低温度，即平行方式放置在更大的流道间隙可以实现更好的散热效果。而后可以根据设计的齿间距进行散热器加工定制，源阳热能可提供多种散热器制作工艺，包括压铸、铝挤、铲齿、插齿等，应对不同散热器设计参数。

以上只是对自然散热齿片设计的简易仿真，实际应用中，齿片设计会由于开孔，热源位置，环境流道等各种原因而不同，需要具体问题具体分析与仿真，在设计阶段引入热仿真，设计合适的散热方案，可以大幅减少试错时间成本。如果您有需要仿真热设计，可联系世强工作人员进行散热方案设计，我们将为您提供从优选方案、散热设计、热仿真、散热产品选型到成品一整套的散热解决方案，帮助提升研发效率，解决散热难题。热仿真预约链接：https://www.sekorm.com/service/1-68.html?serviceName=FloTHERM。

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