NMB Minebea运用FloTHERM^®热仿真软件来预测电脑散热设计中存在的缺陷 

       在一个运行的电脑系统中，CPU散热是至关重要的，因此强迫对流散热方案的设计非常重要，必须在系统设计的早期就确定下来。对于任何强迫对流系统，流过发热组件的良好气流设计，足够的空间以及适当的冷却风扇功率设计，都是极其关键的。系统设计的首要步骤之一便是评估散热需要的空气流量，这取决于机箱内部所产生的的热量以及最大允许的空气温升。

       然而，我们应该如何确定电脑散热的最优设计呢，特别是CPU散热？NMB Minebea的风扇专家给出了答案：使用Mentor graphics公司的FloTHERM^®软件，可以预报电脑散热设计上存在的缺陷及各组件的传热行为，这些都是形成最终散热方案的非常重要的部分。我们通过以下案例来简单说明一下，散热仿真软件FloTHERM^®如何帮助预测及改善一个一般的台式机CPU散热器的气流，从而得出最优的CPU散热方案。

       一个典型的CPU散热器结构设计类似于图1。轴流风机位于散热器上方，散热器底部嵌入一个铜块（图1黄色部分）以及CPU的接触面。为了确保风扇出风口空气的流通，应该在盖子及散热器翅片顶部之间留有适当的缝隙。我们通过FloTHERM^®分析散热器和CPU表面的温度分布。如预期的一样，最高的温度直接反应在CPU与散热片之间的接触面上。

【图1】 FloTHERM^® CPU仿真模型

       热量通过传导在散热器材料内部传输，通过对流将热量从固体表面传到空气。散热器内部的温度情况及影响CPU温度的因素取决于组件内的传导及对流。为了优化整个散热风扇组件，必须仔细设计散热器，使之与选定的风扇组合起来发挥最好的性能。在设计的时候许多因素例如，材料、鳍片设计、空气速度以及表面处理等都会影响散热器的散热性能。

【图2】 CPU表面温度

       由于风扇产生的冷却空气流动并不均匀，散热器内部温度可能会产生很大的差异。通过使用FloTHERM^®软件，可以准确的判断出什么样的措施将有利于散热。通常，如果散热器内部温度梯度很高，那么就需要改善传导。这可以通过选择其它导热性能更好的材料，或是增加横截面来提高热传导。

       让我们来看一下图3，用FloTHERM^®来分析中心横截面的流动矢量图可知，在风扇电机的下方几乎没有任何气流流动。这一现象能在所有这种使用轴流风扇的散热器设计中看到。由于风扇电机下的气流是静止的，所以在这一区域，仅有少量的热量通过散热鳍片发散，因此几乎没有冷却发生。如图所示，静止空气温度接近于鳍片温度。

【图3】 CPU冷却分析

       在系统级上，气流路径上的阻碍，不仅增加了外壳内部的静止压强同时也减少了空气流动，所以，在设计的时候，气流阻碍应该被最小化。有时，存在于挡板中的阻碍将直接影响需要制冷组件的气流，这可能会导致不可预见的结果，像是再循环流动区域可能发生在产生未知热电的挡板后面。因此，我们需要FloTHERM^®这样的热仿真软件来进行设计分析，对所有的发热组件进行最恰当的热管理。

【图4】模拟空气流动