随着科技的发展，各种类型的工业品呈现出集成化、智能化、微型化的趋势，部件的热流密度也随之大幅增加，普通的风冷散热在很多场景都已经无法满足需求。液体冷却的常用冷却工质为水，或者配比不同体积分数的乙二醇混合，以增强稳定性。

　　因此，为了适应大幅度散热的需求，水冷板散热器被广泛的应用于各类工业品的散热冷却，比如电动汽车电池包、光伏逆变器、电动汽车控制器、医疗器械、IT服务器、变流器、军用各类电子控制机箱等。相对于传统的强迫风冷散热，水冷散热能有效提高系统的散热效果，增大散热功率，且较容易实现高防护等级。

　　本算例基于某型水冷板进行Fluent仿真分析，着重介绍工作流程；该产品主要个性化特点是冷板的外部，焊接了大量的波浪形散热翅片，用来提升散热效果。

　　一、几何处理

　　对于大多数的水冷板散热问题，工作思路较为明确，仿真中的物理条件设定也相对简单；该类问题的主要难点在于几何处理，常见的问题有以下几个方面：

　　① 部分散热翅片厚度较小，如划分三维几何则工作量巨大，需做无厚度处理；

　　② 部分散热区域连接处有曲线相切的情况，如不处理则网格质量极差；

　　③ 部分几何在格式转换中存在问题，需要手动修复；

　　④ ……

　　本算例由仿真秀-Fluent交流群某网友提供，它基于某型水冷板进行仿真分析，主要介绍仿真思路及方法，因此对于几何的规模进行了一定程度的缩减。

　　图1 原始水冷板几何模型

　　图2 原始水冷板几何模型（近视角）

　　图3 原始水冷板几何模型（剖面模式）

　　通过剖面图可以发现，改型水冷板的翅片及箱壁厚度很小（0.1mm）如按照固体区域进行三维网格划分，则网格数量将不可控制，不符合工程项目效率优先的思想，为此必须要进行薄壳化处理。

　　同时，该模型周期性较强，但几何规模较大。因此，本算例适当的减小了几何的规模，但仍旧可以较好的说明该问题的仿真工作思路，同时可以增加学习效率。

　　图4 规模减小后的水冷板几何模型

　　1、几何修复及检查：该几何仅包含实体，且并没有干涉和间隙，因此不需要做任何的几何修复工作。

　　2、内流场获取：通过SCDM中“体积抽取”功能，可以快速获取流体区域（只包含水）。

　　图5 内流场获取

　　图6 水冷板内流场区域和散热翅片

　　获取内流场后，使用“拉动、移动、直到”等功能对内流场的尺寸进行调整，去掉所有的狭缝区域，目的是减小网格的数量。

　　原固体箱体区域则不予保留，简化为水部分流体几何的外边界（无厚度），该边界两侧均为流体区域，内部是水，外部是空气。

　　3、翅片区域处理

　　翅片区域有两个问题：一是厚度较小、二是与箱壁相切。

　　图7 水冷板内流场区域和散热翅片（间隙较小或相切）

　　图8 测量翅片的厚度为0.1mm

　　图9 取中面操作

　　翅片厚度较小，通过SCDM中“抽取中面”功能，可以将其简化为无厚度面，有效减小网格数量，提高工作效率。

　　图10 取中面操作后的翅片

　　翅片周期性明显，而且有相切的区域需要处理，因此先取一个周期进行修改，然后再阵列，可以提高工作效率。

　　图12 采用面分离的方法，保留翅片的一个周期

　　通常CFD仿真中处理相切的方法就是增加一个台阶，对于本案例，同样采用该种方式，首先把相切附近的面删除掉，然后再把两侧融合起来，总的来讲是按照以下四个步骤进行的。

　　**步：面分割第二步：面投影

　　第三步：面删除

　　第四步：面融合

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　　算例在线帮 | 某型无厚度翅片水冷板散热的Fluent仿真分析

　　FLUENT散热器耦合换热模拟

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