基于Icepak的叉排式CPU散热器CAE分析

    由上述网格考核结果可知，第Ⅰ种网格划分情况对结果影响较大，第Ⅱ、Ⅲ种网格相差不大，但是第Ⅲ种网格数较多，计算较慢，不利于计算，所以考虑到计算精度与计算机资源，选用Ⅱ。

2.3结果分析与讨论

2.3.1不同翅片高度的影响

    叉排式散热器由翅基和翅片组成，不同翅片高度对散热效果的影响不同。设定翅片长度为50mm，前后两段翅片之间的间距为4mm，相邻翅片的间距为8mm，探究不同翅片高度对散热效果的影响。

图2.4 不同翅片高度下的CPU温度

    在一定范围内，CPU的温度随着翅片高度的增加温度较低，当高度大于10mm时温度降低缓慢，散热效果没有明显增加，所以翅片高度不能太高。

2.3.2不同翅片间距的影响

    应用边界层理论,当翅片的间距很小时,形成翅片间距的两个垂直放置的平板间的边界层在流道中会很早就相交,两个边界层会互相影响,导致冷空气无法进入到翅片的间距中,此时翅片的散热降低,平均换热系数降低,这种流动叫做完全湍流；当翅片间距稍有增加，两个边界层正好相交，此时的流动为湍流；翅片间距进一步增加，导致两个边界层不会相交甚至平行，不相互影响，其散热性能较好。

图2.5 不同翅片间距下的温度分布

    由后处理结果可以看出在翅片间距为6mm时CPU的最高温度较低，说明散热效果明显，翅片间距为8mm时最高温度有所升高，则最佳散热效果的翅片间距在6-8mm.

2.3.3不同翅片厚度的影响

    翅片长度、高度一定的情况下，翅片厚度影响边界层流动状态，进而影响其散热效率，当翅片间距和高度固定时,翅片越长,翅片中形成的边界层就越厚,使翅片的散热性能降低,翅片表面的平均温度会升高。当翅片厚度较大时,不同长度翅片的平均温度差值与厚度小时相比,变得越来越小了。所以通过研究不同厚度翅片散热器的散热效率，可以进一步确定出最佳的翅片厚度参数，具有积极地研究意义。

表2.5 CPU的最高温度与翅片厚度的相应数据

    选择最高允许温度以下3%作为温度可靠的上限，则可靠温度上限是65×（1-3%）=63.05℃，所以选择背板温度为62.19℃的翅片厚度2mm为最优翅片厚度。

3 结论

    （1）运用Icepak模拟叉排式散热器在计算机中的散热作用，研究不同结构参数对它的影响效果。随着翅片高度、间距及厚度的增加，在一定的范围内散热效率增加，但达到一定值后，散热效率不变甚至有下降的趋势。

    （2）选择最佳结构参数时应综合考虑多方面因素，随着厚度的增加虽然散热效率仍有增加，但增加较小，厚度太大效果不好且浪费材料。