强制空冷 — CAE术语解释

强制空冷是通过电动风扇或鼓风机强制流动空气的冷却方式，与自然对流（通过温度差导致密度变化使空气自然流动）不同，流速和流量可以通过设计控制。从热传导的角度看，努塞尔特数（Nu数）在强制对流中是雷诺数（Re）和普朗特尔数（Pr）的函数，Re越大，热传递系数 h 就越大。自然对流的 h 约为 5～25 W/m²K，而强制空冷可以达到 25～250 W/m²K。PC的CPU散热器、服务器机架风扇、电源转换器的外部风扇冷却是典型应用。

将实际风扇及其旋转叶片逐个建模的计算成本太高，所以通常使用"风扇曲线（P-Q特性）"简化模型。风扇曲线是以流量Q为横轴、静压差P_s为纵轴绘制的图表，可以从制造商的数据表中读取。CFD中的风扇边界条件（如Ansys Fluent的Fan Source Model、OpenFOAM的fanPressureJump边界条件）只需将P-Q曲线输入代码，就能自动计算流量和压力的平衡。实际上"机箱内的阻力曲线与风扇曲线的交点"就是系统的工作点，所以在CFD分析中尝试多个流量条件来优化风扇选型是实际工作的流程。