基板尺寸 W = D = 100 mm,翅片厚度 t = 2 mm,根部与环境的温差 ΔT = 50 K。
左:基板上 N 片翅片的侧视图/右:tanh(x)/x 翅片效率曲线(黄点=当前 m·Lc)
矩形直翅片(薄翅、上端绝热近似)的翅片 m 系数。h 为对流换热系数,k 为翅片导热系数,t 为翅片厚度:
$$m = \sqrt{\frac{2h}{k\,t}}$$翅片效率。Lc = L + t/2 为修正翅片长度:
$$\eta_f = \frac{\tanh(m\,L_c)}{m\,L_c}$$整体表面效率。N 为翅片数,A_f 为单片翅片面积,A_total = N·A_f + (A_b − N·t·D):
$$\eta_o = 1 - \frac{N\,A_f}{A_\text{total}}(1 - \eta_f)$$总散热量。T_b 为根部温度,T_∞ 为环境温度:
$$Q = \eta_o\,h\,A_\text{total}\,(T_b - T_\infty)$$m·Lc 越小(k 越大、L 越短),翅片效率越接近 1。增加 N 会使 A_total 与 Q 上升,但实际设计还需考虑空气流动的影响。