谭宏海

（长安大学工程机械学院，陕西 西安 710064）

温升是影响电源模块可靠性的关键因素，随着温度的提高，器件的失效率呈现出指数增长的趋势，严重影响设备的功率。某机载设备电源柜工作环境温度高，电源柜内部由多个开关电源组成并且连续工作时间长。因此，需要对该机载设备的电源柜进行散热设计，并对电源柜内部的散热情况进行仿真分析。笔者采用Fluent软件先对单个电源仿真确定所需参数，然后设计电源柜的模型，用确定的参数进行电源柜的仿真分析。

1 单个工业微波电源模型建立与仿真分析

1.1 单电源物理模型

按照等比例建模，对单个开关电源结构简化为芯片、变压器、散热片、基板、内部流体。

1.2 网格划分

对计算域物理模型进行离散化处理。笔者采用ANSYSWorkbench Fluid Flow模块中的Mesh进行网格划分，其网格数量为746 078，并对网格无关性进行了验证[1]。

1.3 边界条件的设置

本研究忽略辐射换热，仅对强迫风冷散热进行仿真分析。开启能量方程，湍流模型采用Realizable k-ε模型，标准壁面函数，离散项采用二阶迎风格式的压力速度耦合（Coupled）的算法进行数值计算[2-3]。芯片体积功率密度为27 777 000 W/m3，变压器体积功率密度为789 960 W/m3。将电源内部散热风扇等效成一个面，定义为进气扇边界条件(Inlet-fan)，设置压力跳跃（Pressure Jump）为65 Pa，进气风扇边界温度设置为300 K，出口为压力出口(pressureoutlet)[4-5]。

1.4 仿真结果及分析

仿真结果中开关电源进口平均风速及热源的温升大小与理论计算相差不大，单个开关电源的仿真结果为电源柜仿真分析提供参照和依据。……