散热性能好坏是影响高功率、高集成规模设备工作性能、结构可靠性的重要因素之一。对于功率高、发热量大的设备,自然散热方式已经远不能满足要求。水冷式散热方式由于具有散热效率高、清洁卫生、成本较低等特点越来越受到人们关注。一般来说,水冷散热器的结构设计是凭借经验,然后采用试验方法对其散热性能及结构稳定性进行评定,这存在研发周期长、成本高、实验条件要求高、实验数据不准确等缺点。数值模拟技术的发展较好的改善了这一局面。所以利用数值模拟技术对水冷散热器的散热性能及结构进行分析,分析结果对水冷散热器的研发具有重要指导意义。　　针对某军工企业所设计的水冷散热器结构,本文利用ANSYS大型有限元软件建立了水冷散热器、紧固螺栓、注水塞与板件过盈配合的有限元简化模型。利用ANSYS的FLOTRAN单元,分析了水冷散热器的散热性能及结构稳定性。分析了多种因素对水冷散热器散热性能的影响规律;采用热-结构间接耦合方法,分析了水冷散热器在工况下的热变形情况和等效热应力分布;对紧固螺栓进行热变形位移和等效热应力评定,分析了水冷散热器的结构稳定性;探讨了水冷散热器冷却流道的加工方法,对所提出的注水塞与板件过盈配合方案进行了接触非线性的热变形分析,并给出了注水塞材质选择的改进方案。　　研究结果表明:(1)冷却流道截面积大小影响流体流速分布以及换热强度,散热器的各平行流道之间以及矩形流道与分流接口圆管之间的板件都存在温度堆积现象;(2)在自然空气热对流的工况下,流体入口流速取2 m/s时,能在低功耗下达到较好的散热效果;(3)根据模拟得到的空气热对流情况对散热性能的影响曲线来设置风冷参数,可以提高水冷散热器散热性能。(4)水冷散热器发生热膨胀变形十分明显、且分布不均匀,较严重的热膨胀变形发生在散热器的矩形流道换热区,该区域容易产生破裂危险,热设计时需要重点关注;(5)紧固螺栓的等效热应力值小于螺栓的屈服强度300 MPa,最大热变形量为0.295 mm,能够满足水冷散热器的正常工作使用要求;(6)所提出的注水塞与板件过盈配合方式,能降低加工难度,降低生产成本;(7)经过热变形数值模拟分析得到,选用铝质注水塞能较好解决注水塞与板件之间的连接及密封问题。　　本文的研究工作对同类型水冷散热器的热设计、结构设计具有一定的指导意义,同时有助于企业研发水冷散热器降低生产成本、缩短研制周期、提高产品竞争力。