【应用】利用SmartCFD的参数化试验功能设计最优的铝挤散热器

时间： 2021-07-14 来源：世强

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铝挤散热器如下所示，在设计时，除了选用材质外，最重要是要设计好散热器的外形尺寸、翅片的尺寸和数目这些结构尺寸，以达到最优的散热效果。

本文通过操作热仿真软件SmartCFD，利用其参数化试验功能，展示其在这方面的强大实用功能，给设计工程师以实际参考，助力和减轻设计工作。

设定的输入边界条件如下：

a、带有过孔的PCB上的芯片：热耗为2W

b、简化的芯片尺寸为10*10*1mm，材质为Si-typical

c、铝挤散热器长宽尺寸限定为20*20，base厚度为2mm

d、铝挤散热器翅片的高度和数目可变

e、自然散热，重力方向有设定

根据如上的数据，在SmartCFD里面建模如下：

在软件SmartCFD主界面左边，除了刚才的建模选项外，还可以看到以下功能选项：

其中红色标示的Parameterized Trials，即为参数化试验功能，如下将其展开，设定好翅片高度和数目的起始量和变化量，以及需要监控散热器的最高温度（此案例监控的为温度，另有功率，热通量等监控选型）。

然后鼠标右击Trial 1——Model，选择Run trial，静待软件根据变量生成不组合，然后自动划分网格和运行计算得出热分布。如下所示，本次一共有20组组合位于Results里面：

主界面的report里面，我们可以看到不同组合下的芯片的最终稳态温度，

为便于直观展示，转化为折线图：

可以看到当翅片数目为4，高度为18的result5（对应表格trial4）时，温升最低，即为设计散热片的最优解，温升分布如下：

对比上述热仿真的结果，可以看出：在这种结构中，同一翅片高度下，竟然出现翅片数目增加，温升也增加，说明翅片数目会影响散热效果，不合理的增多翅片也会起到负作用；主要影响还是来自于翅片高度。

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