散熱器是一種通過驅散熱量來對裝置進行冷卻的部件。它既可用于被動散熱，也可用在主動冷卻系統（例如與風扇結合）中。當您在對散熱器的設計進行優化時，可以求助于仿真。假如可以通過將模型嵌入 App 來簡化設計流程，您會這么做嗎？答案是肯定的——我們將利用“翅片式散熱器”演示 App 來向您介紹如何開始著手設計您自己的仿真 App。

設計方案

設想您供職于一家散熱器制造企業。通過使用基于幾何結構與流動性的著名相關性，您可以快速評估散熱器的冷卻性能。然而，這些相關性只適用于平整表面、圓柱及球體等簡單的幾何構型。您通常可以使用這種相關性來獲取真實幾何結構的熱力學特性，但結果往往并不精確。如果您想獲取更為精確的結果，仿真能幫您實現這一點。

作為仿真專業人員，您的工作一定包括對不同的散熱器設計進行測試。設計的每一次修改，都意味著您需要運行新的仿真才能對比結果，這有可能會耽誤制造進度。“App 開發器”正是您最需要的，它開創性地將模型轉化為了 App，讓其他用戶可以自由地重復運行仿真，以對簡單的參數調整進行測試。

通過開發 App，您便能構建一個科學精準的仿真環境，讓不具備仿真知識背景的同事也能輕松上手，自行測試不同的設計迭代。同時您還能完全決定用戶可輸入的參數，以及可獲取的結果。我們即將展示的演示 App 具有一項實用的功能，那就是一旦結果計算完畢，仿真報告便會以電子郵件的形式發送給 App 用戶。

借助仿真 App 改進散熱器的設計流程

對散熱器的設計而言，最重要的考慮因素就是散熱器在給定配置下的散熱性能，其中包括流動屬性和幾何布局等。散熱性能的一個基準測試是將散熱器置于裝有保溫墻的矩形通道內，然后測量通道入口與出口處的溫度與壓力，同時還要對散熱基板維持某一特定溫度所需的功率值進行測量。最后，基準測試結果會顯示散熱器耗散的熱量值以及通道的壓力損耗。

散熱器演示 App 使用了分析基準試驗的仿真模型，其用戶界面（UI）的操作方式比傳統的仿真環境更簡單。通過簡化的用戶界面，App 用戶可以觀察到設計元素是如何影響散熱器功能的。舉例來說，當在設計中加入更多翅片時，他們將看到耗散熱隨之增加；但如果加入的翅片過多，反而會阻礙通道內的流動，不僅沒有顯著改善冷卻能力，還會造成較大的壓力損失——換句話說，這個散熱器的設計不合格。App 用戶可以通過微小的參數改變來獲取信息，進而找出滿足設計標準的最佳翅片數量。

關于底層模型

您可能在其他教程中也見過此演示 App 中的散熱器模型。它由鋁制成，并在一個兩端分別帶有進氣口和排氣口的空氣通道中進行建模。其參數化幾何如圖所示：

演示 App 中使用的底層散熱器模型的幾何結構。

求解該模型所需的方程和邊界條件將在仿真 App 的后臺中運行。App 用戶可以通過更改參數來更新仿真，而無需考慮底層方程。通過這種方法，那些不具備專業知識的用戶也可以便捷地設置和運行仿真。

仿真 App 包含了哪些內容

將仿真“App 化”時，我們需要盡可能地使其簡單易用，讓那些沒有仿真專業知識的用戶也可以對適用于不同應用場景的設計與操作條件進行測試。借助“App 開發器”，您可以完全根據自己的需求來配置用戶界面。在這篇博客文章的演示 App 中，用戶可以更改以下設計參數：

幾何：

散熱器基板的寬度、深度及厚度

翅片數量

翅片高度及厚度

操作條件：

進氣口速度和溫度

熱源溫度

我們已經為演示 App 編寫了程序，使其能夠基于用戶輸入對幾何進行更新，從而將顯示的模型更新到最新版本，以反映新設計。溫度和速度場繪圖見右側的圖形窗口，耗散功率和壓力損耗的結果以數值形式呈現在 App 左側的結果欄中。App 用戶可以將結果下載為仿真報告，也可以在結果計算完畢后讓 App 通過電子郵件自動發送仿真報告。

屏幕截圖展示了翅片式散熱器演示 App。

只需簡單地更改輸入參數，App 用戶便能直觀地觀察到翅片數量變化是如何影響耗散功率和壓力損耗的。即使不具備仿真專業背景，App 用戶同樣可以利用結果來創建理想的散熱器設計。

翅片數量對耗散功率和壓力損耗的影響。

增加翅片的數量可提升散熱器的冷卻能力。雖然散熱器具備高效的冷卻性能是設計者們喜聞樂見的，然而翅片數量的增加會造成更多的壓力損耗。為了找到最佳設計，用戶可以借助 App 便捷地對多種散熱器配置進行測試。

易用性是我們在設計所有演示 App 用戶界面時考慮的首要因素。如果您想了解 App 創建背后的流程，建議您打開散熱器 App 文件。