本文運用有限元分析軟件，對密閉戶外機柜及內部設備進行熱分析。針對不同結構方式、機柜內部不同流體控制方式，對機柜內部流體運動及溫度場分布情況進行仿真模擬分析，獲得在不同情況下內部流場、溫度場的變化情況，從而為實際應用提供一個理論支撐。

一、前言

由于變電站業務需求及技術的進步，促使變電站一、二次設備的融合，功能向智能化發展，也產生了智能終端設備配置及安裝的變化，使其從原來的戶內開放式放置向戶外密閉式放置過渡。在戶外無遮擋情況下，陽光輻射以及設備本身耗散的熱量作用使得密封機柜內部溫度有可能超出設備允許的范圍，裝置長時間在超負荷高溫下運行，會引起元器件性能的降低，進而導致裝置故障，影響整個系統的穩定性，因此在密封的戶外機柜中如何控制內部的溫度，成為戶外機柜設計的關鍵。

目前對于復雜系統熱負荷設計分析，大多采用有限元分析方法。本文以SolidWorks Simulation軟件對戶外機柜內部的流場、溫度場進行計算分析，為戶外機柜熱仿真提供一種直觀效果，提高計算的閱讀力。另外根據仿真結果可方便地修改局部結構，使結構設計逐步達到最優。

二、 熱傳遞機理

通常，熱量的傳輸有三種方式。

(1)傳導。傳導是固體中熱傳遞的主要方式。其傳熱量與材質的熱導率、溫差、通過的面積成正比，與通過的長度成反比。

(2)對流。對流是固體表面與附近流體間的傳熱方式。傳熱量的大小與對流系數、表面積、表面與流體間的溫差成正比。

(3)輻射。熱輻射是在一定溫度下的物體通過電磁波的形式向外發射的過程。物體熱輻射的大小與物體表面積、物體表面輻射系數和溫度的4次方成正比。

密閉戶外機柜的散熱設計就是遵循以上原理，對機柜結構進行優化，合理布局內部元件，選擇合適的散熱方式，達到對裝置內部元器件散熱的目的。

三、建立數學模型

1.控制方程

在計算過程中，要考慮流體、傳熱的綜合效果，其計算基礎如下。

在穩態情況下：流體的連續方程為。 其中u、v、w為x、y、z方向的速度分量。

動量方程為

其中p為壓力，為粘滯系數。

能量方程為。

仿真計算就是通過求解3個方程，獲得流體在穩態時各點的u、v、w分布以及P和T分布情況。