由浅入深自学电子产品热仿真，基于Altair Simlab和Acusolve轴流风扇风冷散热仿真
一、为什么要做散热仿真
二、三种散热路径
在高中的物理课本中，我们就学过三种热传递路径——即热传导conduction, 热辐射radiation,对流convection。如下图所示，通过烤火这个常见的场景，形象的解释了这三种不同的传热路径。
物理课本上的热传递路径
同样，以一台古老的手机（看字是索爱手机）为例，热传递路径也无外乎这三种。其中，电池和芯片是主要的热源。
三、不同的对流散热方式
即强制对流的方式散热，具体来说是就是采用风扇进行强制风冷。相较于被动散热，主动散热的优点是散热效果大大提升，缺点是增加成本，产生了噪音问题，以及风扇性能在长期使用下存在不稳定的风险。
若必须采用强制风冷的情况下，如何选择风扇成为关键。风扇主要分为两种，轴流风扇（axial fan）和离心风扇（radial fan），我们并非风扇厂家，故本文仅供读者做一些基本了解：
四、散热问题的仿真
MRF（moving reference frame）：与PQ曲线方法相比，MRF方法建立了较为详细的叶片模型，因此可以提供更高的计算精度，但缺点是获取叶片的几何可能有一定困难，需要联系厂家才有可能拿到，计算成本也提高了。并且也仅适合处理转子与定子之间的相互作用较弱的场合（当这种作用不可以忽略的情况下，需要使用滑移网格技术，进行瞬态计算）。
五、仿真案例
模型文件下载自GrabCAD (https://grabcad.com )， 这个模型中，包含了散热片、风扇、简化的芯片模型、导热垫片、以及PCB。我们对原始模型做了一些几何上的简化。在这个仿真中，考虑到计算效率，关闭了热辐射效应（对于强制对流问题，辐射的影响较小，但会显著影响计算时间，对于自然对流问题，辐射的影响则一般不能忽略）。
渲染图+剖面图
（模型为GrabCAD上公开资源，非实际产品）
划分了较大的流体区域，以减弱边界影响
MRF风扇模型（包含扇叶的完整几何）
有限元模型
模型的规模为2700万网格，32核求解，总共时间~2.5小时。最终求解的参考点的温度已经稳定。
收敛曲线
最终的求解的温度场如下：
流场如下：
六、写在文后
通过这个小例子，可以看到Altair Simlab无论是做结构的前处理（尤其是电子产品的跌落，可以使用很短的时间就可以划分出高质量的网格）还是散热问题的前处理（对于自家的Acusolve流体求解器也支持的很好，无论是生成边界层还是对于网格的局部的加密都拥有十分完善强大的功能）都十分方便，大大节约了仿真工程师在画网格上浪费的时间。也让结构工程师同时可以做热流固耦合分析（比如我们的卷王汪工）。
Acusolve的计算结果既可以在Simlab中直接快速查看，也可以导入到HyperWorks CFD， CFD Post 中，以支持更全面的后处理功能
本文中，对电子产品散热仿真由浅入深，做了一个快速的介绍。通过本文中的小例子，如果对软件有一定的熟悉，相信你已经可以掌握基本的设置。
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