对流系数很大程度上取决于介质(例如.,空气,水蒸汽,水,油)对流的种类分为:自然对流和强迫对流,自然对流只有在重力的情况下才能发生,因为流体的运动而是由于冷热流体的重力差而产生的。而强迫对流与重力的大小无关(图12,13)。
图12自然对流由于冷热流体不同的密度产生。强迫对流流体的运动是强迫的,例如风扇。
图13不同材料的对流系数。
图14陶瓷芯片产生热量,放在一个铝质散热片中,散热片周围的介质为空气。
为了更好的观察同时考虑热传导和对流的效果,我们来一起看一个散热片(图14)。
芯片产生热量,芯片通过热传导在其内部进行热量传递,然后同样通过热传导传递到铝制散热片中.在陶瓷芯片与铝制散热片中的热传导需要克服陶瓷与铝之间的界面缺陷产生的热阻层,最终热量通过对流扩散到散热片周围的空气中。
添加一个冷却风扇或者将散热片放入水中,都不会改变热传导的机理,散热片仍然通过对流进行散热,唯一不同的就是作为散热剂的水和空气对流系统数值大小。
散热片的温度场如图15所示。散热片的散热可以通过热流向量显示(图15,右)。热流向量离开散热片进入到周围的流体环境中.没有向量通过底部的表面,因为在模型中散热片的底面和芯片都是绝热的。
图15散热片中的温度场分布和热通量
我们注意到散热片和陶瓷芯片之间的界面产生的热阻层的建模,在某些设计验证的软件中这个热阻层必须建立模型,而在COSMOSWorks中,我们只需要输入热阻系数就可以实现了,而不需要建立热阻层的模型。