扩展传热面(翅片) — 故障排除
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扩展传热面(翅片) — 故障排除
常见故障和对策
翅片分析中应注意什么?
让我们整理一下常见问题。
1. 翅片效率被高估
原因:$h$ 假设为均匀,但实际上翅片根部和尖端不同。翅片间的流动发展不充分,$h$ 局部变化。
对策:使用 CHT分析(CFD+导热耦合)自动计算局部 $h$。解析解仅用作估算。
2. 散热器的散热量低于计算值
分析显示应该有100W的散热能力,但实测只有70W的情况。
常见原因如下。
| 原因 | 影响程度 |
|---|---|
| TIM的接触热阻被低估 | 高 |
| 实际风速低于设计值 | 高 |
| 翅片间旁路流 | 中 |
| 忽视辐射贡献 | 低~中 |
| 基座板的展流热阻 | 中 |
什么是旁路流?
空气从翅片侧面泄漏,绕过翅片间隙的流动。如果散热器没有用风道包围,空气就会旁路。Icepack可以进行包含旁路流的系统级分析。
3. 网格相关问题
薄翅片(0.5mm以下)的网格划分很困难。
- 翅片厚度方向至少2个单元。1个单元无法正确捕捉温度梯度
- 翅片根部应力集中部分网格要细化
- 接触面(基座-翅片接合部)的网格整合性确认
如果翅片有100片,网格数不会太大吗?
用对称条件只建立1个间距的模型是基本方法。需要完整模型时,FloTHERM的紧凑模型很有效。
咖啡休息 闲话
翅片分析的误差源
忽视翅片根部与本体的接触热阻会使热阻被低估最多30%。热界面材料(TIM)的热导率范围很广,从0.5~8 W/m·K,必须输入实测值,例如Bergquist GP3000(k≈3 W/m·K)。
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