2024年5月22日发(作者：甘秀隽)
研究总结报告
—— 散热器（肋片）仿真总结
一、 研究内容
散热器设计是决定散热器效能的最重要因素，从散热的过程来看，分为吸
热、导热、散热三个步骤。热量从芯片中产生，散热器与芯片接触端要及时吸取热
量，之后传递到散热片上或其它介质当中，最后再将热量发散至环境当中。因此，
散热器设计应从这三个步骤入手，分别将吸热、导热、散热的性能提升，才能获得
较好的整体散热效果。
常见的肋片形式有以下几种：平行矩形直肋、平行矩形针肋、交错矩形针
肋、平行圆柱针肋、交错圆形针肋。他们的适用场合、生产工艺、散热性能各不相
同，本文就常见强迫风冷散热形式建模，仿真分析以上几种肋片形式散热器的散热
性能。
肋片尺寸直接约束着肋片的散热性能，其影响可以在肋片传热的近似解中看
到。图1是常见的矩形等截面直肋的形状尺寸示意图。
图 1 矩形直肋形状尺寸示意图
设温度在与x轴垂直的截面上均匀分布，即只是x的函数，肋片导热系数为
k，肋表面对周围流体的换热系数为h，周围流体温度为tf，肋根温度为t0，截面
不变（等截面面积Ac和周长U为常数），肋厚为U，肋厚为δ。
把肋片的某一微元体dx视为稳态系统，设单位时间导入、导出微元段的热量
为Qx和Qx+dx，微元段向周围介质的对流换热热量为Qc，根据能量守恒原理，其
热平衡关系为
（1-1）
根据文献[26]中的推导，可得到肋片的肋效率为
（1-2）
设肋片表面积为A1，两肋之间的平壁面积为A2，则肋片总换热面积Ah为
（1-3）
两肋之间平壁温度为t0，肋片表面温度为tl（仍假设沿肋横截面的温度均匀
分布，但沿肋x方向tl不是常数），则肋片表面的对流换热热流量为
(1-4)
式中，
为肋表面的平均温度。
根据肋效率的定义，可用肋效率表示成
2024年5月22日发(作者：甘秀隽)
研究总结报告
—— 散热器（肋片）仿真总结
一、 研究内容
散热器设计是决定散热器效能的最重要因素，从散热的过程来看，分为吸
热、导热、散热三个步骤。热量从芯片中产生，散热器与芯片接触端要及时吸取热
量，之后传递到散热片上或其它介质当中，最后再将热量发散至环境当中。因此，
散热器设计应从这三个步骤入手，分别将吸热、导热、散热的性能提升，才能获得
较好的整体散热效果。
常见的肋片形式有以下几种：平行矩形直肋、平行矩形针肋、交错矩形针
肋、平行圆柱针肋、交错圆形针肋。他们的适用场合、生产工艺、散热性能各不相
同，本文就常见强迫风冷散热形式建模，仿真分析以上几种肋片形式散热器的散热
性能。
肋片尺寸直接约束着肋片的散热性能，其影响可以在肋片传热的近似解中看
到。图1是常见的矩形等截面直肋的形状尺寸示意图。
图 1 矩形直肋形状尺寸示意图
设温度在与x轴垂直的截面上均匀分布，即只是x的函数，肋片导热系数为
k，肋表面对周围流体的换热系数为h，周围流体温度为tf，肋根温度为t0，截面
不变（等截面面积Ac和周长U为常数），肋厚为U，肋厚为δ。
把肋片的某一微元体dx视为稳态系统，设单位时间导入、导出微元段的热量
为Qx和Qx+dx，微元段向周围介质的对流换热热量为Qc，根据能量守恒原理，其
热平衡关系为
（1-1）
根据文献[26]中的推导，可得到肋片的肋效率为
（1-2）
设肋片表面积为A1，两肋之间的平壁面积为A2，则肋片总换热面积Ah为
（1-3）
两肋之间平壁温度为t0，肋片表面温度为tl（仍假设沿肋横截面的温度均匀
分布，但沿肋x方向tl不是常数），则肋片表面的对流换热热流量为
(1-4)
式中，
为肋表面的平均温度。
根据肋效率的定义，可用肋效率表示成