现代机（弹）载电子设备由于受条件限制，都要求重量轻、体积小。另外，为了提高电子产品的工作性能，其功率往往很大，也就是说电子元器件的发热量非常大，一般电子元器件的正常工作温度要求低于100°C。根据美国空军的统计，在机（弹）载电子设备失效的原因中，有超过50%是由于温度引起的，因此电子产品的热设计是电子产品可靠性设计的最主要内容。

图7-1散热冷板上的温度分布图7-2冷却水的流线图
 

机（弹）载电子产品的冷却可采用循环水冷（二次冷却）和风冷，而风冷又有自然风冷和强迫风冷。

图7-1、7-2采用ANSYS CFX对某机载电子产品进行水冷分析，图示为散热冷板上的温度分布和冷却水的流线图。

图7-3 采用ANSYS CFX对某机载电子产品冷却方案进行流场分析，

发现了原设计中的问题，并进行了改进设计
 

传统的机（弹）载电子产品的热设计以经验设计为主，根据机（弹）载电子产品热设计手册，利用半经验、半解析的估算公式确定冷却方式、流量（压差）及流道，然后制造相应的1：1模型进行测试验证。这种热设计的成功率主要取决于设计者的经验，由于试验验证成本高、周期长，设计者只能选取少数几种自己认为最可行的设计方案进行试验，从而可能疏漏了更好的设计方案。另外，如果测试验证后发现了设计中的问题，回过来重新更改设计，再测试验证，这样的设计周期就更长，这与激烈的市场竞争不相适应。

计算流体动力学（CFD）的飞速发展和计算机性能的提高为机（弹）载电子产品热设计的数值仿真提供了保障。ANSYS CFX流体分析功能就是利用基于有限元的有限体积法求解三维湍流Navier-Stokes方程。ANSYS CFX是热、流耦合计算软件，在流体单元中求解质量、动量、能量方程，而同时在固体单元中耦合求解能量方程，由此可得出流场中的速度、压力、温度分布，固体中的温度分布，同时可得出流、固表面的对流换热系数（图7-4）和热流密度。

图7-4 散热齿表面的对流换热系数分布图7-5机箱内外表面对流换热系数分布
 

图7-5采用ANSYS CFX对某机载电子设备机箱进行强迫风冷分析，图示结果为机箱内外表面的对流换热系数分布。

机（弹）载电子产品的冷却效率取决于流、固表面对流换热系数的大小，因此热设计仿真分析的最主要任务是准确求解对流换热系数。对流换热系数的大小与近壁面的流体温度分布梯度成正比，而近壁面的流体温度分布梯度与近壁面的流体速度分布有关，因此，要得到准确的对流换热系数，必须精确求解流体速度分布，尤其是近壁面附面层内的速度分布。八十年代末九十年代初，由于受计算机速度的限制，直接求解三维复杂流场的湍流Navier-Stokes方程从而得到准确的流体速度分布几乎是不可能，因此发展了一些半经验、半解析的电子系统冷却分析软件，这些分析中的流体剖面速度分布是根据经验给定的解析式，对于简单流场，这样的解析表达式能较好地符合，而对于真实复杂流场，误差较大。ANSYS CFX通过直接求解三维湍流Navier-Stokes方程来得到准确的流体速度分布，从而能准确给出对流换热系数。