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基于有限元法LED散热强化研究韩娜;崔国民;刘国辉;马尚策;周剑卫【摘要】为了解决大功率LED散热问题,构建了包括LED固体部件及外部流体空间的三维数学模型.基于有限无法,应用k-ε模型模拟自然对流换热条件下LED模组散热情况.模拟结果表明,LED模组温度场分布不均,芯片结温较高;受芯片功率密度及位置布设的影响,中心翅片的散热效果差.通过改变散热器结构,设计了两种翅片组合形式,虽然换热面积有所减少,但由于中心翅片的对流换热得到强化,达到了降低结温的效果,提高了散热性能.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2016(035)012【总页数】5页(P49-53)【关键词】大功率LED;数值模拟;热分析;翅片组合;散热性能;温度分布【作者】韩娜;崔国民;刘国辉;马尚策;周剑卫【作者单位】上海理工大学新能源科学与工程研究所,上海200093;上海理工大学新能源科学与工程研究所,上海200093;上海理工大学新能源科学与工程研究所,上海200093;上海理工大学新能源科学与工程研究所,上海200093;哈尔滨哈锅锅炉工程技术有限公司,哈尔滨150060【正文语种】中文【中图分类】TN603作为第四代光源，LED具有节能低碳、寿命长、显色性好、响应速度快等优点[1]，是一种新型的绿色照明光源，LED灯具被应用于越来越多的领域中。
由于光电转换效率偏低，LED在发光过程中有大量的热产生，产生的废热如果不能被及时带走，将会导致芯片结温过高，引起芯片寿命骤减，发光效率降低，严重时甚至失效。
为了解决 LED的散热问题，可以从不同的角度展开研究，最普遍也是最节约成本的方式是将散热性能优良的散热器与封装芯片相结合[2]。
散热器设计是解决功率型LED散热的关键[3]，不少国内外学者通过改变散热器结构达到强化LED散热的效果。
朱鹏等[4]在矩形平直肋片的基础上提出具有烟囱效应的散热器结构，研究其自身结构尺寸对散热的影响。
基于有限元法的电气设备热场分析电气设备是现代工业生产的重要组成部分，广泛应用于各行各业。
由于电气设备长时间运转会导致温度上升，而高温会使设备发生故障，从而影响生产效率，甚至导致事故。
因此，了解电气设备的热场分布情况，分析其热建模和传热机理，是确保电气设备安全运行的必要步骤。
这时，有限元法成为一种有效的手段，可以模拟电气设备的热传递过程。
其基本思想是将复杂的物理过程分解成若干个简单的单元，由于每个单元内具有良好的连续性和交互性，可以构建出整个系统的数学模型，通过数值计算，得到模型的解析结果。
以下，本文将详细讨论有限元法在电气设备热场分析中的应用。
一、有限元法的基本原理有限元法的基本思想是将复杂的物理过程离散成若干个单元，每个单元都是独立的子区域，在这些单元内可以构建简单的数学模型。
通过组装这些单元的有限元方程，可以得到整个结构的数学模型，通过数值计算求解，即可得到所需的结果，如温度场分布等。
具体来说，有限元法可以分为以下几个步骤：（1）离散将所研究的结构离散，划分成有限多个小单元，每个单元都有一组解析函数，用于描述单元内的物理规律。
（2）建模根据物理规律，建立起每个单元内的解析方程，并将它们组合为整个结构的有限元方程组，同时考虑每个单元之间的协调关系，构造出结构的完整有限元方程组。
（3）求解通过求解有限元方程组，得到整个结构的温度场分布、热流密度场分布、热应力分布等相关物理参数。
（4）后处理根据求解结果，进行可视化处理，如在结构上绘制温度场分布图、热应力分布图等，将模拟结果物化为有用的工程信息。
二、有限元法在电气设备热场分析中的应用针对不同种类的电气设备，热场分析的目标和方法有所不同。
本文以变压器为例，具体探讨有限元法在电气设备热场分析中的应用。
1、模型构建变压器由铁心、线圈、油箱等构成，在模型构建时，需要考虑这些组成部分的层次和复杂性。
根据变压器的结构特点，可以将其离散为多个小单元，对于不同的单元，需要针对其内部结构和物理规律建立相应的解析方程，比如，在线圈内建立电场分布方程，结合奥姆定律，可以得到电阻发热通量在线圈内的热传递方程。
固定管板式换热器（散热器）应力的有限元分析摘要：应用ANSYS有限元软件，建立了某固定管板式换热器的结构分析模型，对3种操作工况下换热器的应力场进行了计算，并校核了其中的危险工况。
结果表明：受热载荷作用的换热器，最大应力在管板与管箱内壁面的过渡圆角处；“表皮效应”使距壳程侧2 mm处管板上的应力最大；换热器的各部件安全裕度均大于2，常规设计方法过于保守。
关键词：固定管板式换热器；有限元法；应力分析0 引言固定管板式换热器是受力最复杂的管壳式换热器，当管束与壳体的温度及材料的线膨胀系数相差较大时，承压壳体与管束中将产生较大的热应力，会进一步增大各部件中的应力。
本文采用有限元软件ANSYS分析某化工厂的一台DN500固定管板式换热器，建立带有真实管箱和换热管的有限元模型，并对管板、壳体和换热管的强度等进行应力分析及评定，为今后换热器强度分析和优化设计提供理论依据。
1.有限元模型的建立以换热器轴向为Z轴，垂直于纸面方向为X轴，竖直方向为Y轴建立总体坐标系。
忽略进出口接管的影响，换热器几何结构和承受载荷关于坐标面对称，取1/8模型为研究对象。
为避免边缘效应影响，管箱伸出管板的长度应大于113 mm，本文取管箱长度150 mm。
换热器上各部件的材料属性如表1所示。
为保证耦合分析中节点的一致性，传热分析中选用热单元SOLID70，相应地结构分析时采用实体单元SOL-ID45。
采用APDL语言先建立管板和换热管的横向截面，借用辅助单元Shell57划分网格，沿轴向拖拉成三维模型。
再建立管箱和壳体的轴向截面，绕轴旋转，生成如图1所示的换热器有限元模型。
该模型外径为508 mm，管板厚度为32 mm，壳体与管箱的壁厚为6 mm，换热管尺寸为准25 mm×2 mm。
总单元数为44 420个，总节点数为80 451个。
热分析时在壳程侧管板面、壳体内表面和换热管外表面施加44.7℃的温度载荷，管程侧管板面、管箱内表面和换热管内表面的温度载荷为112.8℃。
关于水冷电机散热结构的优化设计分析摘要：以电动汽车电机采用的特殊结构为切入点，结合定子机壳内周向螺旋水槽的结构，对其水冷系统进行了优化设计，分析与计算了其散热能力以及流阻损失影响因素，最终得出了对电机水槽结构设计的有益之处。
关键词：水冷电机；散热结构；优化设计作为新时期电动汽车的关键技术，汽车的电机驱动系统对于其各功能的运行意义重大，需要其电机具备高效率、高可靠性等特点，高功率密度驱动电机的持续运行会加剧电机温升，降低系统可靠性，因此，合理设计电机冷却结构，对于降低电机温升，保证电机可靠性意义重大，本文将结合定子机壳内周向矩形水槽的结构，对其水冷系统进行了优化设计。
1 电机水冷套内流体流动及传热相关计算 1.1 流体运动基本方程借助于连续性方程和纳斯一斯托克斯方程表示不可压缩流体的运动，具体可用式（1）表示圆管中流体的雷诺数如下[1-2]：vdu e =R （1）式中，v 为流体动力粘度，且μρ=v ，d 为 圆管直径，u 则为平均流速，对非圆形截面的管道，对应的尺寸为管道当量直径为e d ，其满足以下关系：SA4d e =（2） 其中，S 为道润湿周长，A 为管道截面面积。
管道内总阻力损失f h 具备以下关系：g2ud h 21⋅⋅=L f λ （3）其中，L 为管道长度，λ为沿程阻力系数，u 为水流平均速度，d 为圆管直径，则局部阻力损失2h f 可表示如下：guf 2h 22⋅=ς （4）其中沿程阻力系数用ς表示，其由道的结构形状决定。
1.2 电机水冷套传热基本方程用冷却公式表示电机冷却水道表面的对流换热情况如下：()f w h T T hA -=Φ （5）其中，A 为散热面积，h 为流换热系数，f T 为流体温度，w T 为固体壁面温度，h Φ则表示单位时间内对流换热量。
结合图斯-贝尔特公式及管内紊流换热规律，对对流换热系数进行计算得：4.08.0re 023.0u P R N = （6）其中，Re 为流体雷诺数，Nu 为努塞尔数，流体普朗特殊则用Pr 表示。
基于Flotherm的密闭机箱散热分析作者：曹耀辉陈远益来源：《现代信息科技》2020年第22期摘要：根据机箱热载荷等边界条件，对密闭机箱中功能模块的热功耗热流密度进行分析和计算。
根据理论计算机箱与空气自然对流的热流密度值来评估散热性能，并将计算结果与空气自然对流散热的热流密度阈值进行比较：在此基础上使用建模软件Creo 4.0完成机箱的CAD数字样机建模，使用Flotherm有限元仿真软件进行热仿真分析，完成机箱参数设定、网格划分，对机箱进行精确的热仿真计算，验证机箱热设计的可靠性，为其他同类电子产品设计提供参考。
关键词：热功耗;热流密度;机箱;热仿真;Flotherm软件中图分类号：TN02 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）22-0041-04Heat Dissipation Analysis of Closed Chassis Based on FlothermCAO Yaohui，CHEN Yuanyi（Changsha Chaochuang Electronic Co.，Ltd.，Changsha 410221，China）Abstract：According to the thermal load and other boundary conditions of the chassis，the thermal power consumption and heat flux of the functional modules in the closed chassis are analyzed and calculated. According to the theory to calculate heat flux value between the chassis and natural convection of air to evaluate thermal performance，and the calculated results are compared with the heat flux threshold value of natural convection heat dissipation of air：on this basis，the modeling software Creo 4.0 is used to complete the CAD digital prototype modeling of the chassis，use Flotherm finite element simulation software for thermal simulation analysis，complete the chassis parameter setting，grid division，carry out accurate thermal simulation calculation of the chassis，verify the reliability of the chassis thermal design，and provide reference for the design of other similar electronic products.Keywords：thermal power consumption;heat flux;chassis;thermal simulation;Flotherm software 0 引言随着现代电子技术的迅速发展，电子设备已经广泛应用于人类生活各个领域，其中图像信息处理技术已成为目前研究的热点之一，各种以机箱为载体的图像处理模块也因此层出不穷。
计算机CPU散热器的数值仿真分析摘要：随着芯片制造技术的发展，计算机CPU的功率越来越大，与此同时其发热功耗也越来越大，要保证CPU工作时不因温度过高而故障或进入高温自我保护模式，就需要CPU的散热器有更高的散热效率。
市场上的CPU散热器五花八门，具体哪种散热形式具有更高的散热效率，就需要对CPU散热器进行具体分析。
本文以市面上的一款CPU散热器为例进行分析，一方面分析CPU散热器上的热管数量多少对散热的影响；一方面分析CPU散热器上风扇的多少对散热的影响。
通过采用有限元数字仿真的方法对CPU散热器进行分析。
本次分析对CPU散热功率、CPU散热器的结构和散热器本身的材料进行参数假定，仅考虑热管数量和风扇数量对散热的影响。
关键词：数字仿真有限元TDP功耗 CAD模型 CFD模型集成电路制造技术的发展日新月异，其发热功率越来越大，在设计师努力降低功耗的同时，单位体积内集成的功能增多，热功耗不可避免的增大。
计算机CPU作为集成电路的典型代表，其发热功耗从开始的几十瓦发展到现在的近二百瓦，这要求CPU的散热措施必须能跟上CPU的发展。
CPU散热器就是专门为其提供散热服务的设备。
计算机的CPU散热器安装在计算机机箱内部，散热器上的散热基板紧贴CPU，基板与CPU之间通常会涂抹导热硅脂等材料提升两者之间的导热性能。
本文通过数字仿真分析软件，以市面上出现的CPU散热器为例，探讨在该散热器结构下，不同数量的风扇和不同数量的热管对CPU散热的影响。
1简介研究CPU散热就需要知道CPU的TDP功耗。
TDP功耗一般指热设计功耗（ Thermal Design Power），直接翻译为散热设计功耗。
热设计功耗是CPU电流热效应以及CPU工作时所产生的单位时间热量。
热设计功耗通常作为电脑主板设计、笔记本电脑散热系统设计、大型电脑散热/降耗设计的重要参考指标。
热设计功耗越大，表明CPU在工作时会产生的单位时间热量越大，对于散热系统来说，需要将热设计功耗作为散热能力设计的最低标准，也就是散热系统至少能散出热设计功耗数值所表示的单位时间热量。
工程中的有限元方法
有限元方法（Finite Element Method, FEM）是一种常见的工程分析方法，广泛应用于各种工程领域。
下面是其中一些常见的应用。
1. 结构力学分析：有限元方法在工程中最常见的应用之一是结构力学分析。
通过将结构分割成有限个小的单元，并在每个单元内使用简单的数学模型描述其行为，可以对结构进行力学性能的计算和预测。
这种方法可以用于分析各种类型的结构，如桥梁、航空器、建筑物等。
2. 热传导分析：有限元方法还可以应用于热传导问题的数值计算。
通过将热传导区域划分为有限个小的单元，并在每个单元内使用热传导方程进行模拟，可以计算和预测材料内部的温度分布和热流。
这种方法在热交换器设计、电子元器件散热等领域有广泛应用。
3. 流体力学分析：有限元方法也可以用于模拟和分析流体的运动和行为。
通过将流体域划分为有限个小的单元，并在每个单元内使用流体力学方程进行模拟，可以计算流体的速度、压力和流量。
这种方法在流体动力学、气动学和水动力学等领域有广泛应用。
4. 电磁场分析：有限元方法还可以用于模拟和分析电磁场的行为和效应。
通过将电磁场区域划分为有限个小的单元，并在每个单元内使用麦克斯韦方程组进行模拟，可以计算电场、磁场和电流。
这种方法在电力系统、电磁感应和电磁兼容
性等领域有广泛应用。
除了上述应用，有限元方法还可以用于声学和振动分析、优化设计、材料力学分析等各种工程问题的模拟和分析。
它有较强的灵活性和适应性，能够适用于各种复杂的工程情况，并且能够提供较为准确的数值解。
然而，它也需要充分的理论基础和严密的数值计算方法才能获得可靠的结果。
10.16638/ki.1671-7988.2020.13.012基于Hyperworks的散热器支架有限元分析及改进设计龙俊华，安瑞兵（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州510000）摘要：文章通过Hyperworks软件对散热器支架进行了仿真分析，判断了散热器支架高强耐久试验时的破坏原因。
对散热器支架方案进行了设计改善，通过改进方案的仿真设计，找出了满足强度要求的方案，为今后的汽车散热器支架设计开发提供了可借鉴的方法。
关键词：散热器支架；有限元分析中图分类号：U462.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)13-39-03Finite Element Analysis And Improved Design Of Radiator Bracket BasedOn HyperworksLong Junhua, An Ruibing（GAC Automotive Research & Development Center, Guangdong Guangzhou 510000）Abstract: HyperWorks software is used to simulate and analyze the radiator bracket, find the damage reason of the radiator bracket during the high-strength durability test, The design of radiator bracket is improved. Through the simulation design of the improved scheme, the scheme meeting the strength requirements is found, which provides a reference method for the design and development of automobile radiator bracket in the future.Keywords: Radiator bracket; Finite element analysisCLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)13-39-03前言汽车冷却系统是汽车的重要系统，汽车发动机工作时，燃料燃烧约25%的热量是由冷却系统带走。
基于ANSYS的CPU散热器不同角度鳍片散热分析秦襄培;尹雄;吴丽;武胜超;曾诚;潘琪【摘要】由于计算机的体积不断缩小,CPU散热器的散热效果对CPU工作性能的影响越加明显,在智能计算机的有限空间散热问题值得深入讨论和研究.本文利用ANSYS软件建立了CPU散热器的三维有限元模型,对其进行热学性能分析.通过改变散热器鳍片角度得到了散热器的温度分布云图和热梯度分布云图,然后对离散数据进行线性拟合,分析了不同角度的散热器鳍片分别与最大温降、热流量、最大长度值之间的函数关系.研究表明,不同角度的鳍片对散热器的散热效果产生一定的影响,为散热器的优化设计提供了重要依据.【期刊名称】《智能计算机与应用》【年(卷),期】2017(007)001【总页数】3页(P60-62)【关键词】ANSYS;CPU散热器;角度;鳍片【作者】秦襄培;尹雄;吴丽;武胜超;曾诚;潘琪【作者单位】武汉工程大学机电工程学院,武汉430205;武汉工程大学机电工程学院,武汉430205;武汉工程大学机电工程学院,武汉430205;武汉工程大学机电工程学院,武汉430205;武汉工程大学机电工程学院,武汉430205;武汉工程大学机电工程学院,武汉430205【正文语种】中文【中图分类】TP391.9随着信息技术和IT产业的飞跃进步，计算机、数码产品、光电通讯、网络产品等实体经济也获得了有利发展契机。
据相关部门统计可知，在2011～2014年间中国每年微型计算机设备产量约为3.5亿台，而从2015年至今，计算机辅助系统、人工智能和数据处理等领域对微型计算机的需求也正处于与日递增中[1]。
基于这一现实背景则可推得，由于计算机的高速运转将必然带来巨大的能源消耗，因此研究计算机CPU如何高效散热、从而延长其使用寿命即已呈现出广阔卓越研究应用价值。
同时，CPU作为一个核心中央处理数据的芯片，由于计算机自身结构的高度集成化、精密化和复杂化，使得机身很容易集聚高热能量，从而将直接影响到计算机的数据运算处理、数据传输、存储、分析等特征研究性能，由此CPU的散热技术亟需展开深度拓展开发[2]。
PCB设计过程中的热分析方法在现代电子设备中，印刷电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）的设计起着至关重要的作用。
而PCB设计过程中热分析方法的应用，则能够有效地优化电子设备的性能和稳定性。
本文将介绍一些常用的PCB热分析方法，并探讨其在设计中的应用。
一、热传导分析热传导是指热量在物质中的传递过程。
在PCB设计中，通过热传导分析可以评估电路板上各个区域的热量分布情况，以及可能的热点问题。
常用的热传导分析方法包括有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）和计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）。
1. 有限元分析（FEA）有限元分析是一种基于数值计算的热传导分析方法，通过将复杂的物理问题离散化为有限个简单的单元，然后求解其热传导方程来模拟和分析热传导过程。
在PCB设计中，可以将PCB板材、元器件以及散热器等各个组成部分建模，进行热传导仿真，以评估热量传递和散热效果。
2. 计算流体力学（CFD）计算流体力学是一种模拟流体运动和热传导的数值计算方法。
在PCB设计中，CFD可以用于模拟电路板上的空气流动和热传导，以评估设备在不同工作条件下的散热能力。
通过CFD分析，可以优化散热设计，提高设备的热性能。
二、热应力分析热应力是指由于温度变化引起的物体内部产生的应力。
在PCB设计中，热应力分析可以帮助评估电路板在工作过程中可能出现的应力问题，以及可能导致的热疲劳和损坏。
1. 热膨胀系数分析热膨胀系数是一个物质在温度变化时的膨胀量与初始尺寸之比。
在PCB设计中，通过对电路板材料的热膨胀系数进行分析，可以预测电路板在高温环境下可能出现的材料破裂、开裂等问题，从而避免设计上的失误。
2. 结构热应力分析结构热应力分析是一种通过数值计算方法，模拟和分析电路板在热载荷下的应力分布和变形情况。
通过对PCB设计中的不同部件进行热应力分析，可以找出潜在的应力集中区域，避免热应力过大导致的破裂或变形。
有限元法的基本原理和应用前言有限元法（Finite Element Method，简称FEM）是一种常用的数值分析方法，用于求解工程和物理问题。
它能够将一个复杂的问题分解为许多小的、简单的部分，通过数学方法将这些部分逼近为连续函数，并进行求解。
本文将介绍有限元法的基本原理和应用。
基本原理1.离散化：有限元法将连续域分解为多个离散的小单元，这些小单元称为有限元。
离散化可以将复杂问题简化为易于处理的小部分。
每个有限元由节点和单元组成，节点是问题解的近似点，单元是在节点周围定义的几何形状。
2.变量表示：在有限元法中，通过数学函数对变量进行近似表示。
常用的近似函数有线性、二次、三次等。
通过选择合适的形状函数，可以有效地近似解决问题。
3.形成方程：根据物理方程，将离散域中每个有限元的贡献进行求和，形成一个整体方程。
这个整体方程可以是线性方程、非线性方程、常微分方程等。
通过求解这个整体方程，可以得到问题的解。
应用领域有限元法广泛应用于各个领域，包括但不限于： - 结构分析：有限元法可以用来模拟和分析工程结构的强度、刚度和振动等特性。
通过对结构进行有限元分析，可以预测和优化结构的性能。
- 热传导：有限元法可以用来模拟物体内部的温度分布和热传导过程。
通过对热传导问题进行有限元分析，可以优化物体的热设计和散热能力。
- 流体力学：有限元法可以用来模拟和分析流体的流动和压力分布。
通过对流体力学问题进行有限元分析，可以优化管道、风扇等设备的设计。
- 电磁场：有限元法可以用来模拟和分析电磁场的分布和电磁设备的性能。
通过对电磁场问题进行有限元分析，可以优化电磁设备的设计和电磁干扰问题。
有限元法的优点和局限性•优点：有限元法适用于复杂的几何形状和边界条件，并可以考虑多物理场耦合。
它具有较高的灵活性，可以适应各种问题的求解。
•局限性：有限元法的计算精度和效率受到离散化精度和网格剖分的影响。
对于高度非线性和大变形问题，有限元法可能需要更多的时间和计算资源。
用有限元法进行复杂结构散热分析方法浅析
【摘要】在各行业中，伴随CAE技术的不断完善与发展，CAE技术获得广泛应用。
但如果需要详细建模，如吊舱、机柜、机箱等复杂的结构件而言，采用一般的硬件条件较难胜任分析工作。
对此，提出一种新的方法，将模型简化，局部结构环境条件利用了简化模型的分析结果。
【关键词】散热分析；CAE；空气流通
用有限个单元将连续体离散化，通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法，就是有限元法。
有限元法把连续体离散成有限个单元：杆系结构的单元是每一个杆单元。
轴系结构的单元是如三角形、四边形、六面体等各种形状的单元体。
每个单元的场函数包含有限个待定节点参量的简单场函数，通过这些单元场函数的集合就能近似代表整个连续体的场函数。
根据加权残量方程或能量方程，有限个待定参量的代数方程组可建立，对该离散方程组进行求解即可获得有限元法的数值解。
有限元法广泛用于求非线性问题及解线性问题，并建立了如协调、杂交、混合、不协调、拟协调元等各种有限元模型。
有限元法具有应用广泛、十分有效、通用性强等特点。
在计算机辅助设计中普遍应用到有限元法。
如机柜、吊舱、方舱等的散热设计都是较为常见的散热工程问题。
传统做法是通过散热风扇热流量、机壳散热的情况、通过理论公式对舱壁进行计算，对机柜内或者舱内的平均温度进行粗略估计的，并将其作为选取设计通风孔的依据。
但是，传统的方法无法详尽地对于机柜内和舱内复杂的结构内部温度分布状况和空气对流情况进行描述，其计算也缺乏准确性。
伴随社会经济和科学技术的不断发展，推进有限元法的应用与完善，在诸多行业领域中广泛地应用CAE 技术。
如电力耦合、声波、质量扩散、对流和热传导、冲击、振动、变形、应力等对结构的动态分析和静态分析。
散热设计问题上，与传统分析方法相比，CAE 软件能够将温度分布情况和空气流通情况精确分析出来，相对于传统分析方法，这样有利于进一步提高散热结构的散热效果。
为了便于说明，文章分析了机柜结构散热，并进行探讨。
1 机柜介绍
图1 机柜机构
机箱、通风孔、风扇的布局以及散热风扇流量决定了机柜散热情况。
因此，对机柜布局合理安排以及对风扇的合理选择则为散热分析的主要目的所在。
机柜结构，请参照机柜主要结构图所示。
将两个机箱放置于机柜内部，一台电脑显示器与一台工控机。
电脑显示器、电脑主机箱、机箱插板、机箱内部电源，是主要发热的元器件。
发热元器件的装配也是机柜散热的主要目的。
在此举例说明分配热源功率情况，例如：两块机箱插板功率100W；两个机箱电源功率60W；一块机箱插板功率100W；一块机箱电源功率60W；电脑主机功率80W；显示器功率100W。
发热功率总共为500W。
95m?/H为机箱风扇流量，106m?/H为机柜风扇流量。
通过计算，可设置通风孔和机柜风扇，位置在机柜后门靠顶端，在机柜底
部挨近前门位置设置机柜通风孔，这种布局较为常见，有利于机柜的散热。
2 机柜整体建模分析散热
机柜散热必须对空气流通形成的热分布以及空气与箱壁的热传导进行计算，其为典型热流耦合问题。
先使用薄壳单元将电源、机箱内部机箱插板、机箱薄壁、机柜等器件进行划分。
机柜内空气用体单元进行划分。
若想结果精准，在机箱间隙为15毫米的条件下，应以3毫米为基准控制单元边长，这样一来四面体单元为1200万，针对普通计算机，该计算规模是难以完成任务的。
划分过程中，应控制单元数目，单元在局部展开细分，通过该措施，以7毫米为基准控制机箱的单元边长，从而得到7.4万个体单元数目。
经过分析，可获得机柜中空气流动情况，通风孔和风扇附近空气流速快，而空气在机箱间流动速度慢。
从一定程度上，分析结果将空气流通的实际情况反映出来，但是不得不承认与实际情况有出入。
空气在靠近机柜通风口处流动速度太快，机箱内部的气流直接受到通风口处气流的较大影响，这是因为通风口处速度快，内部空气速度也比实际快很多，所以内部受通风口影响较大。
机箱内部空气对流和机箱自身风扇实现了机箱内部空气的流通。
单元划分不够详细导致该误差的产生，但是也应注意太多的单元细分在硬件条件下是不允许的。
机箱间隙处的温度最高，不过这与实际有较大偏差，造成偏差的原因是单元密度在机箱间隙处较小，空气在计算间隙流动速度慢所致。
机箱插板温度分布从置于两个机箱内机箱插板温度分布来看，其受到机柜通风口气流很大影响，这也不符与实际情况。
从机柜热分布情况和空气流通情况来看，单元划分整体机柜后，从整体方面能将热分布情况和空气流通情况反映出来。
但是不得不承认在一些局部获得准确结果存在一定难度。
机箱插板温度分布详情如图2所示。
图2 机箱插板温度分布图
3 机箱建模分析散热
单独对机箱进行建模的目的是为了使结果更加精确，机箱环境温度可利用机柜整体计算获得温度分布，并单独分析机箱散热情况。
机箱内空气流通速度较为均匀，风扇附近与机箱上下盖板的通风口位置空气流通的速度快。
机箱插板温度分布中，远离机箱通风口位置和靠近电源处的温度最高，且低于许用温度。
与用机柜整体建模所得到的的结果，单独使用机箱进行建模结果更加准确。
4 总结
有限元法以变分原理为基础发展起来的，是一种常用的、高效能分析方法。
有限元法自上世纪六十年代以来，在流体力学中某些学者应用加权余数法中的最小二乘法或迦辽金法等同样得到了有限元方程，所以，有限元法不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系，而可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中，由解给定的泊松方程化为求解泛函的极值问题是有限元法的基本思想。
文章以机柜为例进行简要介绍，对机柜内或者舱内的平均温度进行粗略估计，并将其作为选取散热风扇型号和设计通风孔的依据。
主要的研究对象是机箱插板，需要简化插板上的器件，但是如果要获得重要器件的具体温度，必须对器件和插板进行建模。
电源附近的机箱内温度较实际温度要高，加载机箱电源温度载荷是导致机箱内局部温度升高的原因。
在电源表面均匀加载60W的发热功率，出现温度集中。
细化分析估计了环境条件，但估计次数多会累计误差，缺乏精确的结果。
参考文献：
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