文档介绍：2005 Fluent 中国用户大会论文集

结构设计后期热问题解决方法

徐新高发仁徐晓琳
(广州通信研究所 510310)

摘要:针对实际结构设计中存在的热设计的不足,提出在结构设计后期进行热设计。以一款小型机箱为例,讲述了结构设
计后期产品出现热问题的解决方法和步骤。
关键词: 热设计热咨询

引言
在电子产品的设计过程中,热设计工程师们向来都强调在设计的初期介入到产品设计中,或者是结
构设计师在设计产品的过程中自己进行热设计。当然这是一个比较理想化的过程。在实际产品结构设计中,
电路设计师正在进行电路板的设计,并不能提供准确热源的位置,甚至有些器件还没有选定,不能给出准
确的功耗。所以在结构设计的时候只能依据经验作一些热设计。而许多结构设计的热设计也是仅仅停留在
经验的基础上,在产品出来以后才发现热问题比较突出。所以,在实际产品设计中,在设计的后期甚至在
产品出来以后进行 CFD 仿真和优化的情况也比较多。而且因为此时参数比较清楚,而且可以进行快速的
实际测量,所以往往可以快速、有效的解决热问题。
本文以一款小型机箱为例,在产品的样品温度超标后运用 Icepak 和 Qfin 对原来设计进行仿真和优化,
成功解决热问题,有效的降低了生产成本,并且提高了整体机箱的运行的可靠性。

1. 提出问题
. 原始模型的参数
某小型电脑机箱,外形尺寸 316X265X127mm。散热器件如下:
显卡:80W
CPU:30W
南桥芯片:4W
硬盘:
内存: 10W 数量:2
因为机箱尺寸较小,环境比较恶劣,原始设计中 CPU 以及显卡的设计不能满足要求。原始
CPU 与显卡的设计如下图所示:

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. 机箱的优化设计要求
机箱运用作高保密性服务工作,一经开启,任何私人和团体不得随意关闭和维修,工作环境
温度为 48℃。CPU 温度要求在 60℃以下,显卡温度要求在 110℃以下。
2. 分析问题

为了对机箱内部气流、温度的现状有所了解,首先对原始模型用 Icepak 建立 CFD 模型进行计算。因
为已知 CPU 与显卡是本次优化设计的重点,所以对 CPU 与显卡部分采用网格局部加密。经过求解得,在
环境温度为 48℃的时候,CPU 温度为 ℃,显卡温度为 105℃机箱内部水平切面气流如下图:
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由原始模型求的结果可知,CPU 超过设计温度 ℃,显卡在设计要求的范围内。其中 CPU 的散热
设计采用传统的散热器加风扇形式,这种散热形式能够很快的把 CPU 的热量散发到机箱中,但是却不能
有效地散发到机箱外面。由于机箱较小,环境温度过高,所以 CPU 的温度超过了设计要求。由机箱水平
气流切面图可以看出,气流经过 CPU 位置的很少,而大多数气流由 CPU 上部缺口直接到风扇口出去了。