Comsol电脑CPU散热（模型在文末）
计算机的CPU及其他部件高速运转过程中会产生热量，散热其实就是一个热传递的过程，目的是将CPU产生的热量带到其它介质上，将CPU温度控制在一个稳定范围之内。根据生活的环境，CPU的热量最终是要发散到空气当中。这个过程就是电脑散热。
CPU散热其实就是一个热传递的过程，目的是将CPU产生的热量带到其它介质上，将CPU温度控制在一个稳定范围之内。根据我们生活的环境，CPU的热量最终是要发散到空气当中。而在这之间的热传递过程，就是散热器所要扮演的角色了。
所有的散热器都以热传导、热对流为主要方式进行散热，还没有听说能以热辐射为主要方式对芯片进行降温的产品。根据热传导、热对流手段的不同，可以将散热器产品分为主动与被动两种方式。主动的含义是，有与发热体无关的能源参与进行强制散热，比如风扇、液冷中的水泵，相变制冷中的压缩机，这些散热手段的普遍特点是效率高，但同时也需要其它能源的辅助。与之相反，被动的意思就好理解了，就是仅依靠发热体或散热片的自行发散来进行降温。
由于实现成本低廉，使用风扇进行风冷散热是我们生活中最为常见的散热技术。由于这种方法制造相对简单，只需要使用风扇带走散热器所吸收的热量。而且购买的价格相对较低，安装简单等优点。一个高风量的风扇+高导热效率材料的散热片就能够组成一个性能不错的CPU风冷散热器，是最为常用的方法。
常见的方法还有水冷散热。水冷系统一般由以下几部分构成：热交换器、循环系统、水箱、水泵和水，根据需要还可以增加散热结构。而水因为其物理属性,导热性并不比金属好(风扇制冷通过金属导热),但是,流动的水就会有极好的导热性,也就是说,水冷散热器的散热性能与其中散热液(水或其他液体)流速成正比,制冷液的流速又与制冷系统水泵功率相关.而且水的热容量大,这就使得水冷制冷系统有着很好的热负载能力.相当于风冷系统的5倍,导致的直接好处就是CPU工作温度曲线非常平缓。比如，使用风冷散热器的系统在运行CPU负载较大的程序时会在短时间内出现温度热尖峰，或有可能超出CPU警戒温度，而水冷散热系统则由于热容量大，热波动相对要小得多。
图1. 电脑CPU散热模块
在Comsol软件自带的建模模块搭建电脑CPU三维模型，如图2所示。计算过程需设置模型各个部分的导热系数、比热容、密度和动力粘度，为了结果的准确性，以上参数均从相关论文资料以及现有实验数据中获得，如图3所示。
图2. 物理模型
图3. 材料参数
计算模型选择传热场和流体场相耦合的非等温流多物理场模块，层流模块设置散热空气入口速度和出口压力边界条件，传热场模块设置温度、流入、流出以及热通量边界条件，非等温流动耦合设置介质流体和传热的相互作用，详细的边界条件如图4示。
图4. 物理场边界条件
根据有限元法的求解原理，剖分越精细，求解越准确，数值计算前通过网格划分对模型计算区域进行离散化处理，采用非结构网格和边界层网格对模型进行划分，网格分布如图5所示。
图5. 计算网格分布
计算模型采用稳态分离式求解方法进行求解，通过计算得到电脑CPU散热过程中的温度、速度和压力分布。
图6. 温度分布
图7. 等温线分布
图8. 流速分布
图9. 压力分布
供稿：热流Es
编辑：小 苏
审核：赵佳乐
