张杨
仿真秀专栏作者
在使用Fluent软件进行电子器件散热仿真分析的过程中，我们不可避免的要对实际的各种零部件进行简化和处理。不管是几何层面、网格层面还是求解器设定层面，不同的部件都有相应的处理方法。下面就针对散热仿真中的一些专用的设备（如风扇、格栅、挡板等）进行描述。
值得一提的是，如果条件允许，仍旧强烈推荐通用的电子散热问题使用 Icepak 软件进行仿真计算，因为其在各个方面的工作效率都远高于Fluent（比如常用散热设备的处理，Icepak 已经具备了基于对象的求解方法）。
散热翅片 散热翅片又称翅片式散热器，是气体或液体热交换器中使用最为广泛的一种换热设备，同时也是 Fluent仿真中电子散热问题最为常见的设备。
图1 散热翅片是最为常见的散热设备之一
对于散热翅片，通常不需要做额外的处理，也不建议做模型的简化。
如下图所示，由于翅片本身在法向上尺寸较小，其他两个方向尺度又大，所以部分工程师很容易联想到通过无厚度壁面的方式，对翅片进行简化，从而降低网格数量。但是散热翅片本身直接与发热体相连，温度梯度大，对整个流场的温度分布影响也较大，所以通常情况下，这是不允许的。
图2 散热翅片的两种处理方式
图3 散热翅片的两种处理方式（网格情况）
图4 散热翅片的两种处理方式（求解结果）
通过测试算例可知，采用直接实体建模的工况与Shell壳导热工况存在巨大的数据结果差别。翅片无厚度简化过工况的散热效果，要远远强于实体建模的情况（差别在4-5K左右）。
薄壁导流板
薄壁导流板简称挡板，其主要作用是场导向，终极目标是将散热区域的流体流动最高效的应用起来，以达到调整流动方向、降低涡流（回流）和压降、增强高温区域流动的目的。
图5 仿真中的格栅与挡板
挡板的本质仍旧是三维实体，并且和散热翅片类似，厚度远小于其他两个方向的尺度。因此，如果对该类薄壁几何划分三维网格将会极大的增加网格数量，在工程实践中难度较大、效率较低。与散热翅片不同的是，大部分的挡板本身并不用于导热，也不与发热体直接接触，因此建议做无厚度几何处理。
处理后的几何从三维实体变成了二维的 Baffle 面， Fluent 求解器是可以支持这种无厚度壁面类型的。Baffle 面通常用一种内部边界 Wall 来表示，这类边界虽然两侧都在同一个流体区域之中，但仍旧存在 Wall 和 Wall-Shadow，对于 ANSYS 18.0之后的版本，用户可以轻易的从 GUI 中判断对应的位置关系。因此，当挡板由层状的多种复合材料组成时，也可以有效的通过各自的法线方向，准确的使用Shell多层壳导热功能。
图6 当同时显示 Wall 和 Wall-Shadow 时可以通过颜色准确判断其位置关系
来源：安世亚太科技股份有限公司
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