案例12 - 散热器

1.案例介绍

随着半导体技术的快速发展，电子设备的性能不断提升，芯片的功耗和发热量也随之增加。高效的散热器成为确保芯片正常运行和延长其使用寿命的关键组件。芯片散热器的流动传热研究，不仅在高性能计算领域有广泛应用，也为其他需要高效散热的电子设备提供了宝贵经验。未来，随着材料科学和计算技术的不断进步，芯片散热器的设计和性能将进一步提升，为各类电子设备提供更可靠的散热解决方案。

2.网格文件

网格文件：heat_sink.med

3.操作说明

本案例在格物CAE->流动传热模块中完成。

3.1 选择湍流模型

点击 流动传热仿真，选择湍流模型为 层流，时变特性为瞬态，如图所示：

3.2 网格导入

下载网格文件，在 流动传热仿真 -> 网格中，类型选择 上传网格，点击上传网格，依照指示将网格文件导入。

导入网格后，可通过鼠标左键移动视角，右击平移网格体。

3.3 设置材料

点击 右侧的[+]，添加流体材料，选择 空气。

物性保持默认：密度为1.196 kg/m³，动力粘度为 0.0000182868 Pa·s， 定压比热容为 1004 J/(kg·K)，导热系数为 0.025750333 W/(m·K)，如图所示：

3.4 初始条件

点击  流动传热仿真 > 初始条件 ，湍流处置为默认，将温度改为293.15 K，其余保持不变，如图所示：

3.5 边界条件

点击 流动传热仿真 > 边界条件 右侧的 [+]，即可选择预定义的边界条件，依次进行如下边界条件的定义：

• 速度入口

点击选择速度入口，点击 施加位置 右侧的 [+]，勾选 INLET，并填写速度大小为 1 m/s，温度为定温 293.15 K，设置完成情况如图所示：

• 出口

点击选择出口，点击 施加位置 右侧的 [+]，勾选OUTLET，并选择温度为定温度，温度为 293.15 K，设置完成情况如图所示：

• 壁面1

点击选择对称面，点击 施加位置 右侧的 [+]，勾选 WALL1，设置完成情况如图所示：

• 壁面2

点击选择壁面，点击 施加位置 右侧的 [+]，勾选WALL2，温度类型选择定温度，温度填写 300 K，设置完成情况如图所示：

3.6 时间步长设置

点击 流动传热仿真 > 时间步&资源，保持 定时间步长 计算，选择时间步数为 10000 ，时间步长为 0.001s，选择计算核数为 32核 ，输出频率为 100 ，即每计算100步输出一帧后处理结果，如图所示：

4.提交计算和查看仿真结果

设置完成后，点击 仿真结果，点击 开始计算，即可提交计算。

计算完成后，在流动传热仿真处会显示绿色图标，此时可开始进行仿真结果的查看。

点击 仿真计算->结果云图，选择物理场为 Velocity/Magnitude ，点击播放键可观看流动传热过程。