工作站是常见的电子设备，其内部需要布置更高级别的芯片组和性能更加强劲的多核处理器。工作站需要应对强度大的工作，可能要连续工作几个月甚至更久，这对机器的稳定性提出了极其严苛的要求，而温度又对电子元器件工作性能影响非常大，因此机箱内的热源布置和散热设计尤为重要。

Simetherm是北京云道智造科技有限公司自主研发的一款针对电子设备散热的专用热仿真软件，内置电子设备专业零部件模型库，支持用户通过“搭积木”的方式快速创建几何模型，自动剖分高质量正交六面体网格，支持流热耦合，得到高保真的仿真结果。

本次仿真主要对象为“惠普 Z8 G4”工作站，使用Simetherm软件进行仿真，分析此工作站工作时内部的散热情况。

机箱内部布局如图1所示。左侧为机箱侧面外盖，外盖将机箱内部分为4个空间，起到了导流作用，使得空气能流经每个空间后被快速抽离机箱内部，避免内部出现驻留涡流导致散热不利，或者高温气体在机箱内部乱窜导致电子器件热损伤。

右侧为机箱内部的电子器件分布，机箱右侧为栅格外壳，布置三个风扇和多个硬盘槽，空气被风扇从右侧抽入，然后经过电子器件后变为热空气，被左侧风扇抽离。其搭载2个英特尔至强处理器，CPU上方为铜管塔式散热器。

  (b)机箱内部构造

在几何建模时，为了节省计算资源，将机箱内的模型进行简化，只保留重要的热源和对散热影响比较大的部件，比如电路板、芯片、散热器、散热风扇等，同时保留外盖上影响空气流动的导流隔层设计，机箱上的散热栅格用多孔板来替代。简化后的模型见图2。

图2 真实模型与仿真建模对比

针对电子设备几何模型，Simetherm可自动剖分六面体网格，并支持局部网格加密，用户可快速得到合适的网格。

Simetherm采用有限体积法求解，支持流热耦合，流体方面具有层流、湍流求解功能，并可进行稳态、瞬态流动传热分析。本案例在仿真时选择开启湍流模型，并开启重力，选择稳态分析。

计算过程中监测了机箱内主要热源CPU中心的温度，用于判断仿真是否收敛。图5可以看出，在迭代300步后，计算达到了收敛。

图5 带风扇机箱内CPU0、CPU1芯片中心温度收敛图

图6可以看出，铜管先将热量导到翅片上，然后风扇将热量快速抽离机箱，塔式散热器上方温度较低，散热效率高。

图7流场分布可以看出，空气由右到左经过机箱，流线顺畅，无明显涡流区域，散热良好。当然在仿真建模时，我们已经对散热通道进行了一定的简化，真实机器的散热通道要更复杂，并且CPU上搭载了相变冷却技术，实际散热情况要更优于此次仿真结果。

图6 机箱内主要部件温度云图

图7 机箱内流场分布

本案例对“惠普 Z8 G4”工作站在工作时机箱内的散热情况进行了仿真，从仿真结果可以看出，机箱内散热通道布置合理，散热效率高，CPU的温度在合理范围内。