风冷散热的设计及计算
强迫风冷散热器计算工具
动力黏度Pa.s μ*10^6
40 1.013 1.128 1005 16.96 0.699 2.76
3.19
19.1
45 1.013 1.110 1005 17.46 0.699 2.80
3.15
19.4
50 1.013 1.093 1005 17.95 0.698 2.83
40 45 1.013 1.128 1005 16.96 0.699
3.19 19.1
风机参数 进出风口空气△t 计算风量 [m3/min.] 计算风量 [CFM] 风机风量 [m3/min.] 风机风量 [CFM] 风机静压 [Inch.H2O] 风机风量q1 [m3/min.]
风机静压P1 [Pa]
10 45.94 1623 46.38 1638 4.02 46.38
0
42 120 1001
31.5
0.773 -27.4 1270.7
0.0
20.23 714 0.337 2.88 717 13.7
层流/紊流选择 需进行规划求解 需输入参数
空气参数 全管长平均温度Tf ℃ 气压100kpa 空气密度ρ kg/m3 比热容J/(kg.k) 运动粘度m2/s ν*10^6 普朗特数Pr 导热系数W/m.℃ λ*10^2
Nf
导热系数W/m.℃ λ de [m] 导热侧面积A1 [m^2] 对流换热面积A2 [m^2] 翅间面积A2 [m^2] 翅片面积A2 [m^2] 通风面积A0 [m^2]
521 300 78 63 15
1 3
131
208 0.0057
0.16
5.11
0.12 4.99 0.02
汽车发动机散热器散热面积的计算
本文对小尺寸风冷带翅片散热器的换热进行了研究.给出翅片几何尺寸与冷却效果的关系.组织好流场,提高局部换热系数,会使散热器的冷却效 果更好.
3.期刊论文 张永恒.张伟 双流道散热器提高冷却能力的分析 -内燃机车2001,01(1)
通过对现有试验资料的分析及单、双流道冷却装置计算,比较了单、双流道冷却装置性能,分析了双流道散热器提高冷却能力的机理.认为双流 道冷却装置使总的空气温升增大、低温侧对数温差提高.双流道散热器冷却技术的应用依赖于高低温冷却系统散热量、单节内高低温散热面积的比 例以及相应冷却水进口水温度的高低.
图 #" 散热器
" " !" 主" 片" " #" 上水室" " $" 加水口盖 " " %" 冷却管" " &" 散热带" " ’" 支" 架 " " (" 下水室" " )" 侧" 板" " *" 附侧板
$" 散热器散热效果的调节
图 !" 发动机循环式水冷系示意图
" " !" 百叶窗" " #" 散热器" " $" 加水口盖 " " %" 风" 扇" " &" 水" 泵" " ’" 节温器 " " (" 水温表" " )" 水" 套" " *" 分水管 " " !+" 放水阀
铝基板【铝基板散热设计方案】
1铝 基 板 散 热 设 计 方 案以LDM150-48S5/LDM150-48S3V3为例一、计算两种产品在自然风冷状态下需配散热器的散热尺寸：LDM150-48S5的功耗为P D =150/0.87-150=22.4W ，△T=95-55=40℃，Rth=△T/P D =1.786/W ℃；LDM150-48S3V3的功耗为P D =100/0.86-100=16.28W ，△T=95-55=40℃，Rth=△T/P D =2.46/W ℃；考虑10%的安全余量：LDM150-48S5的热阻取1.6/W ℃，LDM150-48S3V3 的热阻取2.2/W ℃，根据此热阻估算散热器的散热面积，数据如表一： 表一热阻（/W ℃）水平放置时的散热面积（cm 2）垂直放置时的散热面积（cm 2）型号1.6900500LDM150-48S52.2500350LDM150-48S3V3二、我公司现有的散热器的现状：与此两种电源模块安装尺寸配套的散热器有两种，型号分别为：AHS －107H 、AHS －LDG100，表二为两种散热器的指标参数：表二型号外型尺寸（mm ）散热面积估算值（cm 2）AHS-107H 61×58×11113AHS-LDG10087×80×36650三、方案阐述：有两种方案：第一种、从经济角度来看，最好采用我公司的散热器，不仅减少了对外采购时散热器供应商针对本产品的研发费用，而一些用户根据实际使用情况愿意自己选配散热器。
对于型号为LDM100－48S3V3的电源模块，我们推荐型号为AHS －107H 的散热器，如果用户空间允许，我们推荐型号为AHS －LDG100的散热器，这样散热效果比较好，并且我们提供给用户关于使用AHS －107H 这种散热器的温度曲线。
以下为配这种散热器的温度曲线：对于型号为LDM150－48S5的电源模块，我们推荐型号为AHS －LDG100的散热器，并且我们提供给用户关于使用这种散热器的温度曲线。
散热器的表面积计算
散热器的表面积计算:S = 0.86W/(△T*a))(平方米)式中△T——散热器温度与周围环境温度（Ta）之差（℃）；a——传导系数，是由空气的物理性质及空气流速决定的。
a的值可以表示为:A = Nu*λ/L式中λ——热电导率由空气的物理性质决定；L——散热器海拔高度()；Nu——空气流速系数。
Nu值由下式决定Nu = 0.664* [(V/V1)^(1/2)]*[Pr^(1/3)]式中 V——动黏性系数，是空气的物理性质；V1——散热器表面的空气流速；Pr——参数（见表1）。
散热器选择的计算方法一，各热参数定义：Rja———总热阻，℃/W；Rjc———器件的内热阻，℃/W；Rcs———器件与散热器界面间的界面热阻，℃/W；Rsa———散热器热阻，℃/W；Tj———发热源器件内结温度，℃；Tc———发热源器件表面壳温度，℃；Ts———散热器温度，℃；Ta———环境温度，℃；Pc———器件使用功率，W；ΔTsa ———散热器温升，℃；二，散热器选择：Rsa =(Tj-Ta)／Pc - Rjc -Rcs式中：Rsa（散热器热阻）是选择散热器的主要依据。
Tj 和Rjc 是发热源器件提供的参数，Pc 是设计要求的参数，Rcs 可从热设计专业书籍中查表,或采用Rcs=截面接触材料厚度/（接触面积X 接触材料导热系数）。
（1）计算总热阻Rja：Rja= (Tjmax-Ta)／Pc（2）计算散热器热阻Rsa 或温升ΔTsa：Rsa = Rja－Rtj－RtcΔTsa＝Rsa×Pc（3）确定散热器按照散热器的工作条件（自然冷却或强迫风冷），根据Rsa 或ΔTsa和Pc 选择散热器，查所选散热器的散热曲线（Rsa 曲线或ΔTsa 线），曲线上查出的值小于计算值时，就找到了合适的热阻散热器及其对应的风速，根据风速流经散热器截面核算流量及根据散热器流阻曲线上风速对应的阻力压降，选择满足流量和压力工作点的风扇。
电动飞机电机控制器风冷散热结构的计算与改进
电动飞机电机控制器风冷散热结构的计算与改进王书礼; 马少华; 张硕【期刊名称】《《电机与控制应用》》【年(卷),期】2019(046)006【总页数】7页(P84-90)【关键词】电机控制器; 电动飞机; IGBT模块; 风冷散热器; 系统仿真【作者】王书礼; 马少华; 张硕【作者单位】沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳 110870; 辽宁通用航空研究院辽宁沈阳 110136; 北京理工大学电动车辆国家工程实验室北京100081【正文语种】中文【中图分类】TM301.20 引言电动飞机具有可靠性高、零排放、噪声低、操作方便、维护简单、乘坐舒适等诸多优点[1]。
电机控制器是电动飞机的核心部件，也是电动飞机的主要发热元件之一。
电机控制器中的IGBT模块集成度高、热流密度大，在冷却差的条件下极易因过热而损坏[2]。
电动飞机在起飞阶段对功率需求较高，是巡航阶段的3～4倍。
为了保证电动飞机安全可靠的飞行，电机控制器的额定功率及散热结构按照起飞阶段的功率需求加以确定。
由于电动飞机起飞时间较短，且电机控制器的升温具有一定热惯性，所以电机控制器的散热结构设计裕度较大，有一定的优化潜力。
电机控制器的散热方式主要有风冷和水冷两种结构。
水冷散热结构体积小、散热能力强，但需要配置水泵、水箱、热交换器及管路等辅助设备[3]；风冷散热结构简单、可靠性高，且不需要外加辅助设备，但其散热能力较差，同等功率等级下散热器的体积和重量较大[4]。
小型电动飞机的电机控制器普遍采用风冷散热结构，改进其散热结构，减小散热器的体积和重量对发展小型电动飞机有重要现实意义。
为了发展新能源交通工具，学者们对电机控制器的风冷散热器展开了大量研究。
江超等[5]利用流体仿真软件对新能源纯电动汽车电机控制器的风冷散热器进行了热仿真，证明了风冷散热的合理性。
丁杰等[6]利用HyperMesh软件对电动汽车用电机控制器的风冷散热器进行了热仿真分析。
胡建辉等[7]对IGBT模块的热损耗进行计算，提出一种控制器散热系统设计的实用方法，并优化了散热结构。
一种机载设备的风冷散热优化设计
以自带风机 为散热手段 的典 型机 载设备为研究对
象， 利用理 论计算 与 热 仿 真 分析 相 结 合 对散 热进 行
优 设计 。
２ 热 设 计 方 案 １ 方 案 概 述
由于该设备外形 尺寸 为 １８ ｍ ２ ｍ ｘ ０ ｍ ｘ ６ｍ １ ２５ｍ 设备总功耗为 ３９ ９ 同时其部分器件 ６ ｍ， ０ ．５Ｗ， 的热耗 比较集中， 单个器件功耗为 １６Ｗ， ７ 器件表面
Ｖｏ ． ７ Ｎ ． １４ ｏ ３
Ｊｎ２０ ｕ．０７
工作模式 为 １ １ ： 模式 时， 不垫紫铜板， 工作 ３ Ｏ ａ ｒ ｎ的情 况下器 件 的温 度如 表 ２所 示 。 ｉ
表 ２ 不 垫 紫铜板 时 的器件 温度
时间（ ） ｓ
５ ． １３ ８ ８６
器件 １ ℃ ） 器 件 ２ ℃） 器件 ３ ℃） （ （ （
热 流密度 为 ２ ｃ 热设 计环 境技 术条 件 中最 高 ８Ｗ／ｍ ；
２ １ 风机 选型 ．
由于本方案选 用设备 自带风机强迫风冷 的形
式 ， 机成 为散 热环节 中 的关 键 因素 。 风 风 机初步 选 型通过 经验 公式 进行估 算 ：
Ｑ １．－ ．１ ． ９
ｐＬｐ凸
Ｋｅ ｒ ｓ ａｒ ｏ ｎ ｌｃｒ ｎ ｃ ｅ ｕ ｐ ｎ ； ｏ ｖ ｃｉ ｎ ａ ｒｃ ｏ ｉ ｇ ｏ ｔ ｚ ｄ ｄ ｓｇ Ｃ Ｄ ＮＨＴ ｓ ｌｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｒ ｅ ｅｅ ｔ ｉ ｑ ｉｍｅ ｔ ｃ ｎ ｅ ｔ ｉ ｏ ｌ ； ｐ ｉ ｅ ｅ ｉｎ； Ｆ ／ ｂ ｏ ｏ ｎ ｍｉ ｉ ａｉ ｍｕ ｏ
（ 中国西南 电子技术研究所 ， 成都 ６０ ３ ） １０６
散热器选型-散热面积理论计算及风扇选择
散热器选型-散热面积理论计算及风扇选择散热器选型，散热面积理论计算及风扇选择。
散热器选择的计算方法一，各热参数定义：Rja———总热阻，℃/W；Rjc———器件的内热阻，℃/W；Rcs———器件与散热器界面间的界面热阻，℃/W；Rsa———散热器热阻，℃/W；Tj———发热源器件内结温度，℃；Tc———发热源器件表面壳温度，℃；Ts———散热器温度，℃；Ta———环境温度，℃；Pc———器件使用功率，W；ΔTsa ———散热器温升，℃；二，散热器选择：Rsa =(Tj-Ta)／Pc - Rjc -Rcs式中：Rsa（散热器热阻）是选择散热器的主要依据。
Tj 和Rjc 是发热源器件提供的参数，Pc 是设计要求的参数，Rcs 可从热设计专业书籍中查表,或采用Rcs=截面接触材料厚度/（接触面积X接触材料导热系数）。
（1）计算总热阻Rja：Rja= (Tjmax-Ta)／Pc （2）计算散热器热阻Rsa 或温升ΔTsa：Rsa = Rja－Rtj－RtcΔTsa＝Rsa×Pc（3）确定散热器按照散热器的工作条件（自然冷却或强迫风冷），根据Rsa 或ΔTsa 和Pc 选择散热器，查所选散热器的散热曲线（Rsa 曲线或ΔTsa 线），曲线上查出的值小于计算值时，就找到了合适的热阻散热器及其对应的风速，根据风速流经散热器截面核算流量及根据散热器流阻曲线上风速对应的阻力压降，选择满足流量和压力工作点的风扇。
散热器热阻曲线~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 三，散热器尺寸设计：对于散热器，当无法找到热阻曲线或温升曲线时，可以按以下方法确定：按上述公式求出散热器温升ΔTsa，然后计算散热器的综合换热系数α：α＝7.2ψ1ψ2ψ3{√√ [(Tf-Ta)／20]}式中：ψ1———描写散热器L/b 对α的影响，（L 为散热器的长度，b 为两肋片的间距）；ψ2———描写散热器h/b 对α的影响，（h 为散热器肋片的高度）；ψ3———描写散热器宽度尺寸W 增加时对α的影响；√√ [(Tf-Ta)／20]———描写散热器表面最高温度对周围环境的温升对α的影响；以上参数可以查表得到。
功率器件的散热计算及散热器选择详细说明
功率器件的散热计算及散热器选择H e a t D i s p e r s i o n C a l c u l a t i o n F o r P o w e r D e v i c e s a n d R a d i a t o r s S e l e c t i o n功率管的散热基础理论功率管是电路中最容易受到损坏的器件.损坏的大部分原因是由于管子的实际耗散功率超过了额定数值.那么它的额定功耗值是怎样确定的,还有没有潜力可挖呢?让我们来分析一下.晶体管耗散功率的大小取决于管子内部结温Tj. 当Tj 超过允许值后,电流将急剧增大而使晶体管烧毁.硅管允许结温一般是125~200℃,锗管为85℃左右(具体标准在产品手册中给出).耗散功率是指在一定条件下使结温不超过最大允许值时的电流与电压乘积.管子消耗的功率越大,结温越高.要保证结温不超过允许值,就必须将产生热散发出去.散热条件越好,则对应于相同结温允许的管耗越大,输出也就越大.因此功率管的散热问题是至关重要的.热阻为了描述器件的散热情况,引入热阻的概念.电流流过电阻R ，电阻消耗功率RI 2[W]（每秒RI 2焦耳能量），导致电阻温度上升。
用隔热材料覆盖电阻，电阻产生的热量不能散发时，则电阻温度随着时间增加而上升，直至电阻烧坏。
一般而言，二物体间的温差越大，温度高的物体向低的物体移动量增多。
某电阻置于空气中（如图6.33所示），由于流过电流向电阻提供功率，这功率变为热能。
在使电阻温度生高的同时，部分热能散发于空气中。
开始有电流流过电阻时，电阻温度不高，因此散发的热也小，电阻温度逐渐上升，散发的热量也上升与用电阻表示对电流的阻力类似.热阻表示热传输时所受的阻力.即由U1-U2=I ×R 可有类似的关系T1-T2=P ×R T (1-1)其中T1-T2为两点温度之差,P 为传输的热功率,R T 是传输单位功率时温度变化度数,单位是℃/W.RT 越大表明相同温差下散发的热能越小.于是结温Tj,环境温度Ta,管耗PCM 及管子的等效热阻R T 之间有以下的关系 Tj-Ta=P CM ×RT (1-2)若环境温度一定(常以25℃为基准), Tj 已定,则管子等效热阻越小,管耗P CM 就越可以提高.下面我们来看看管子的散热途径及等效热阻的情况.以晶体管为例.图1-1(a)是晶体管散热的示意图.从管芯(J-Junction)到环境(A-Ambient)之间有几条散热途径: 管芯(J)到外壳(C-Case),通过外壳直接向环境(A)散热;或通过散热器(S)(中间有界面)向环境散热.不同的管芯(指材料、工艺不同)本身的散热情况不同,或者说热阻不同.外壳、散热器等的热阻也各不相同.我们可用一个等效电路来模拟这个散热情况,如图1-1(b)所示.散发的热能Pc 表示为电流的形式;两点的温度分别为结温Tj,和环境温度Ta;结到外壳的热租用Rjc 表示,外壳到环境用Rca 表示,外壳到散热器用Rcs 表示,散热器到环境用Rsa 表示,加散热器后有两条并存的散热途径.图1-1 晶体管散热情况分析(a)晶体管散热示意图 (b)散热等效电路对于小功率管,一般不用散热器,则管子的等效热阻为R T = Rjc+ Rca (1-3)而大功率管加散热器后,一般总有Rcs+ Rsa<<Rca,则R T ≈ Rjc+ Rcs+ Rsa (1-4) 不同的管子Rjc 不同,比如MJ21195的Rjc=0.7℃/W,而MJE15034的Rjc=2.5℃/W. Rca 与管壳的材料和几何尺寸有关. Rsa 与散热器的材料(铝、铜等)及散热面积等有关.并且发现将它垂直放置比水平放置散热效果好,表面钝化涂黑又可改进热外壳C 散热器S (a)Pc (b) 易腾科技有限公司w w w s r p .c o mRcs 是管壳与散热器界面的热阻.可分为接触热阻和绝缘层热阻.接触热阻取决于接触面的情况,如面积大小、压紧程度等.若在界面涂导热性能较好的硅脂可减少热阻.当需要与散热器绝缘时(如利用外壳、底座进行散热的情况),垫入绝缘层也会形成热阻.绝缘层可以是0.05~0.1mm 厚的云母片或采用阳极氧化法在表面形成的绝缘层.若已知管子的总热阻为R T ,则在环境温度为T A 时允许的最大耗散功率可由式(1-2)得出.在产品手册上给出的管耗只在指定散热器(材料、尺寸一定)及一定环境温度下的最大允许值.若散热条件发生变化,则允许的管耗也应随之改变.对于其它类型的器件(包括集成功放等),耗散功率和散热的关系均与此类似.因此在使用中必须注意环境温度及合适的散热器(同时要注意器件与散热器的压紧情况等),才能获得所需的功率.图1-2 铝散热板的热阻实际产品设计的散热计算目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热。
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风冷散热的设计及计算风冷散热原理：散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。
散热片材料的比较：现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。
学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。
但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。
使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。
因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。
不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。
风扇：单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。
从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。
假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。
挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。
风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。
要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。
转速越快，风就越强，简单看功率的大小。
轴承：市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。
但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。
通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。
同样过程，在NSK公司的轴承制造中，预压时上下轴承套的会有一个5微米左右的相对距离，这样轴承套在受压后就会紧紧的卡住滚珠，使其间的间隙减小为零，在风扇工作中，滚珠就不会有跳动，从而使磨损降至最小，保证风扇畅通且长久高速运转。
强迫风冷设计当自然风冷不能解决问题时，需要用强迫空气冷却，即强迫风冷。
强迫风冷是利用风机进行鼓风或抽风，提高设备的空气流动速度，达到散热目的。
强迫风冷在中大功率的电子设备中应用广泛，因为它具有比自然风冷多几倍的热转移能力。
与其他形势强迫风冷比较有结构简单，费用低，维护简便等优点。
整机强迫风冷有两种形式：鼓风冷却和抽风冷却。
鼓风冷却特点是风压大，风量集中。
适用于单元内热量分布不均匀，风阻较大而元器件较多的情况。
当单元内风阻较大，需要单独冷却的元件和热敏元件较多，且各单元间热损相差有较大时，建议用凤管冷却，以便控制各单元风量的需要。
当旨在机柜底层具有风阻较大元件，中上层五热敏元件的情况下，建议用无风管形式来降低成本。
抽风冷却特点是风量大，风压小，风量分布比较均匀，在强迫风冷中应用更广泛。
他也可分为有管道和无管道两种情况。
对无管道的机框抽风，整个机框相当于一个大风管，要求机柜四周密封好，侧壁也不应开空，只允许有进出风口，考虑热空气上升，抽风机常装在机框上部或顶部，出风口面对大气，进风口装在机柜底部，这种无管道风冷方式常用于机柜内各元件冷却表面风阻较小的设备。
对于在气流上升部位又热敏元件或不耐热元件则要必须用风管使气流弊开，并沿需要的方向流动，其进风口通常在机框侧面，出风口在机柜顶部。
对某些发热较大的功率管，整流管等器件可以单独风冷或用管道风冷。
由于在强迫风冷时灰尘，油雾，水蒸气和烟等会被气流带进设备而滋生内部污染，以及如何提高制冷效果等，因此，在进行强迫风冷设计时，应遵循以下基本要求；1.强迫空气的流动方向应于自然对流空气的流动方向尽量一致。
2.在气流通道上，应尽量减小阻力，并避免大型元器件阻塞奇六。
要将气流合理分配给给单元和元器件。
3.要合理排列元器件，应尽可能把不发热与发热小的和耐热性能低的及热敏的元件排在冷空气的上游（靠近进风口），其余元件尽量按他们的温度高低以递增的顺序排列，对那些发热量大而导热性差的器件必须暴露在冷却空气中，必要时进行单独冷却。
4.在不影响电性能的前提下，将发热量大的元器件集中在一起排列，并与其他元器件热绝缘，这样可以减少风量，风压，而减少风机功率。
5.赠机通风系统的近出风口应尽量远离，要避免气流短路，且入口空气温度与出口温度之差一般不要超过14度。
6.用于冷却电子设备内部元器件的空气，必须经过过滤，要安装防尘口。
7.在湿热环境下，为避免潮湿空气对元器件直接影响，可采用空芯印制板组装结构。
8.为保证通风系统安全可靠工作，必要时要在冷却系统中社控制保护装置。
9.应尽量减少强迫风冷系统的气流噪声和风机的噪声。
10.通风孔应满足电磁兼容性及安全性要求。
11.在一些大型电子设备中为提高电子线路对电磁干扰的屏蔽能力常将多块印制板在一个用金属板构成的密封小盒内，让元件产生的热量通过盒内的对流，传导，和辐射传给盒壁，再有盒壁传给冷却空气把热量散掉。
12.当机柜或机箱内有多块印制板平行排列时，印制板的间距不宜相差太大，否则，气流将直接从间距大的地方流过，而降低对其印制板的冷却效果。
13.再强迫风冷冷却的设计中，正确选择风机很重要。
风机有离心式和轴流式，其中离心式风机特点是风压高，风量集中，风量小；轴流式风机是风压小，风量大。
选择风机时要根据空气流量，风压大小，风道的阻力特性，体积，重量和噪声等等进行综合分析。
有关强迫风冷方面的一些看法：1、风机的先择：选择风机时，应考虑的因素包括：风量，风压，效率，空气流速，系统或风道的阻力特性，应用环境条件，噪声，以及体积，重量等，其中风量和风压是主要参数，要求风量大，风压低的设备，尽量采用軸流式风机，(反之，则选用离心式风机)；所选风机的风量或风压不能满足要求时，可以采用串联或并联的方式来满足要求。
2、风机的安装：A, 外壳进风孔（或出风孔）的总面积要不小于风机总的通风面积；B, 风机不论是抽风还是鼓风，安装时都最好不要直接贴装在开孔的钣金上；3、风道的设计：风道要短而直，拐弯要少；在结构尺寸不受影响时，增大风道面积可减小压力损失，同时可降低风机的噪声；当风道进口需要安装防尘时，在防尘的效果和流体阻力之间要权衡；元件应按叉排列方式，这样可以提高气流的紊流程度，增强散热能力。
风路设计方法v 自然冷却的风路设计Ø 设计要点ü机柜的后门(面板)不须开通风口。
ü底部或侧面不能漏风。
ü应保证模块后端与机柜后面门之间有足够的空间。
ü机柜上部的监控及配电不能阻塞风道，应保证上下具有大致相等的空间。
ü对散热器采用直齿的结构,模块放在机柜机架上后,应保证散热器垂直放置,即齿槽应垂直于水平面。
对散热器采用斜齿的结构,除每个模块机箱前面板应开通风口外,在机柜的前面板也应开通风口。
风路设计方法v 自然冷却的风路设计Ø 设计案例风路设计方法v 自然冷却的风路设计Ø 典型的自然冷机柜风道结构形式风路设计方法v 强迫冷却的风路设计Ø 设计要点ü如果发热分布均匀，元器件的间距应均匀，以使风均匀流过每一个发热源. ü如果发热分布不均匀，在发热量大的区域元器件应稀疏排列，而发热量小的区域元器件布局应稍密些，或加导流条，以使风能有效的流到关键发热器件。
ü如果风扇同时冷却散热器及模块内部的其它发热器件，应在模块内部采用阻流方法，使大部分的风量流入散热器。
ü进风口的结构设计原则：一方面尽量使其对气流的阻力最小，另一方面要考虑防尘，需综合考虑二者的影响。
ü风道的设计原则风道尽可能短，缩短管道长度可以降低风道阻力；尽可能采用直的锥形风道，直管加工容易，局部阻力小；风道的截面尺寸和出口形状，风道的截面尺寸最好和风扇的出口一致，以避免因变换截面而增加阻力损失，截面形状可为园形，也可以是正方形或长方形；风路设计方法v 强迫冷却的风路设计Ø 典型结构风路设计方法v 强迫冷却的风路设计Ø 电源系统典型的风道结构-吹风方式风路设计方法热设计的基础理论v 自然对流换热Ø 大空间的自然对流换热Nu=C(Gr.Pr)n.定性温度： tm=(tf+tw)/2定型尺寸按及指数按下表选取散热器的设计方法v 散热器冷却方式的判据Ø 对通风条件较好的场合：散热器表面的热流密度小于0.039W/cm2，可采用自然风冷。
Ø 对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度小于0.024W/cm2，可采用自然风冷。
v 散热器强迫风冷方式的判据Ø 对通风条件较好的场合，散热器表面的热流密度大于0.039W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。
Ø 对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度大于0.024W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。
散热器的设计方法v 散热器设计的步骤通常散热器的设计分为三步1:根据相关约束条件设计处轮廓图。
2:根据散热器的相关设计准则对散热器齿厚、齿的形状、齿间距、基板厚度进行优化。
3:进行校核计算。
散热器的设计方法v 自然冷却散热器的设计方法Ø 考虑到自然冷却时温度边界层较厚，如果齿间距太小，两个齿的热边界层易交叉，影响齿表面的对流，所以一般情况下，建议自然冷却的散热器齿间距大于12mm，如果散热器齿高低于10mm，可按齿间距≥1.2倍齿高来确定散热器的齿间距。
Ø 自然冷却散热器表面的换热能力较弱，在散热齿表面增加波纹不会对自然对流效果产生太大的影响，所以建议散热齿表面不加波纹齿。
Ø 自然对流的散热器表面一般采用发黑处理，以增大散热表面的辐射系数，强化辐射换热。
Ø 由于自然对流达到热平衡的时间较长，所以自然对流散热器的基板及齿厚应足够，以抗击瞬时热负荷的冲击，建议大于5mm以上。
散热器的设计方法v 强迫冷却散热器的设计方法Ø 在散热器表面加波纹齿，波纹齿的深度一般应小于0.5mm。
Ø 增加散热器的齿片数。
目前国际上先进的挤压设备及工艺已能够达到23的高宽比，国内目前高宽比最大只能达到8。
对能够提供足够的集中风冷的场合，建议采用低温真空钎焊成型的冷板，其齿间距最小可到2mm。
Ø 采用针状齿的设计方式，增加流体的扰动，提高散热齿间的对流换热系数。
Ø 当风速大于1m/s(200CFM)时，可完全忽略浮升力对表面换热的影响。
散热器的设计方法v 在一定冷却条件下，所需散热器的体积热阻大小的选取方法散热器的设计方法v 在一定的冷却体积及流向长度下，确定散热器齿片最佳间距的大小的方法散热器的设计方法v 不同形状、不同的成型方法的散热器的传热效率比较散热器的设计方法v 散热器的相似准则数及其应用方法v 机箱的热设计计算Ø 密封机箱WT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt 1.25+4σεTm3ΔTØ 对通风机箱WT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt 1.25+4σεTm3ΔT+1000uAΔTØ 对强迫通风机箱WT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt 1.25+4σεTm3ΔT+ 1000QfΔT热设计的计算方法热设计的计算方法v 自然冷却时进风口面积的计算在机柜的前面板上开各种形式的通风孔或百叶窗，以增加空气对流，进风口的面积大小按下式计算：Sin=Q/(7.4×10-5 H×Δt 1.5)s-通风口面积的大小，cm2Q-机柜内总的散热量，WH-机柜的高度，cm，约模块高度的1.5-1.8倍，Δt=t2-t1－内部空气t2与外部空气温度 t1 之差，℃出风口面积为进风口面积的1.5-2倍热设计的计算方法v 强迫风冷出风口面积的计算Ø 模块有风扇端的通风面积:Sfan=0.785(φin2－φhub2)无风扇端的通风面积S=(1.1-1.5) SfanØ 系统在后面板(后门)上与模块层对应的位置开通风口，通风口的面积大小应为：S＝(1.5-2.0)(N×S模块)N---每层模块的总数S模块---每一个模块的进风面积v 实际冷却风量的计算方法q`=Q/(0.335△T)q`---实际所需的风量，M3/hQ----散热量，W△T-- 空气的温升，℃，一般为10－15℃。