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1 导论
板翅式换热器通常用于增强空冷微电子和电力设备的热交换能力，他不仅能减小热阻，而且在传热过程中能够增加与空气的接触面积来降低各个部分的温度。该板翅式换热器如图1 (a)所示，这种换热器是当前使用最广泛的一种，它是将一系列薄的板翅连接在一块导热板上组成的。这样，在相邻两块板翅之间形成了强制对流换热，且气流的方向与基板的方向平行。
（a）板翅式换热器（b）开槽板翅式换热器
图1.1 散热器几何示意图
如图1.1(b)所示，在板翅上开槽能够改善板翅式换热器的换热特性，在翅片上开间隔相同的槽后，每一个翅片上都会产生新的热边界层，从而减小了边界层的平均厚度且增加了换热器的平均效率。但是，开槽会导致对流的可用面积的减少，使换热器的总传热量降低。因此，理想的开槽板翅式换热器的设计是要在增强换热器换热效率的同时一要考虑到槽对对流而积的影响。为了能够优化换热器的参数，包括槽的相对尺寸和位置，我们建立了一个分析模型，在这个模型中，假设换热器的换热效果是由槽的几何形状和散热片的面积决定的。这种设计方法在用于设计初期的参数和方案研究中时，免去了大量的模拟和样机试验，大大减少了成本和设计周期。目前，基本没有关于开槽板翅式换热器相关文献，并且也没有实验所得的数据来阐述这个问题。
本文旨在开发一种增强开槽板翅式换热器的平均换热速率的模型分析，从而实现流休从整体流动到开槽翅片间流动的二次开发。实验过程中，通过分析不同大小和间距的槽得出一系列数据，数据能够证明这种模型的优越性，且得出一个重要结论，在翅片上各个部分的温度是不同的。
2 模型建立
如图1.1（b)所示，本设计旨在研究在板翅上开了槽的板翅式换热器空气对流换热特性，换热器是由N块平行的热传导率为k的板翅连接在一块矩形板上组成，其尺寸如图一标注。相对较厚的地板份热系数很大，其热阻可以忽略，则换热器工作时我们假设基板为等温板，其下表而以及边缘处均是绝热的，这样，换热器所有的热量传输是通过翅片间的空气对流完成的。
在普通板翅式换热器的翅片上从翅片上端到基板之间以同定的尺寸和间隔开槽，这样，各个翅片被切开而其剩余部分仅与基板连接。如图2所示，槽的具体尺寸和位置是由节距P和槽宽度S两个几何参数决定的。由基板的尺寸很容易确定截距P和槽宽S有如下公式：
(2.1)
这样就可以确定所有合理的槽配置关系。下面研究图2.1所示的两种不同的开槽方式。在模型分析中，对于带有导流罩的换热器，其全部的流体是包含在通道内的，可假设通过两翅片间的通道中的空气具有确定的速度U，且其顶部没有空气泄漏。对于为带有导流罩的换热器，应建立气相关的气流旁路分析模型，如文尔茨(1994年)或西门子和Schmidt(1997)等。
a)平行开槽 b)交叉开槽
图2.1 槽的几何示意图
基板与导流罩的影响可以忽略，我们可建立换热器的模型为N个平行于翅片的通道，如用于电力电子设备中高宽比较大的换热器中，若翅片一的高度H远远大于其厚度b，即H >>b。当H b时，该模型的精确度降低，这时基板与导流罩的影响是不可忽略的。