为了满足高转发速率和快速运算处理能力的要求，核心骨干网络通讯设备中广泛使用高封装密度的芯片。芯片热流密度高、发热量大，如果散热不良导致温度过高，很容易引起误码、丢包、死机甚至烧坏芯片等问题。因此，研究通讯设备的热设计和热分析对于提高设备可靠性具有重要意义。基于CFD的热仿真分析是产品开发阶段发现热风险，改进方案设计，加速产品开发的重要方法。首先，本文针对大功率芯片散热分析中热仿真建模的难点和关键问题，研究了芯片、PCB、热管、热界面层的热特性并建立了其等效热分析模型。提出了通过数值仿真确定散热器的流阻和热阻特性参数，建立了散热器体积阻尼简化模型的方法。通过比较简化模型和详细模型的计算结果，验证了简化模型的合理性。然后，基于Ansys Icepak热流分析软件平台对某大功率机箱式交换机进行了热仿真分析。由于机箱的复杂性，在系统级热分析中建立各子卡的简化模型，通过系统级热分析得到了风扇的工作点、各槽位风量，并讨论了改进系统通风效果的方法。在系统级分析得到的子卡边界条件基础上，建立单板详细模型进行板级热分析，确定了单板流场、温度场分布及各芯片的结温，并讨论了散热器翅片数目、翅片厚度及芯片布局对单板散热的影响。其次，对样机进行温度测试，比较了仿真和测试结果，仿真和实验偏差在10%左右，验证了仿真的合理性。最后，本文通过流动阻力和对流换热准则关联式，建立了平板翅片式散热器流阻和热阻分析的数学模型，讨论了翅片厚度、翅间距、翅片长度和高度等参数对散热器热阻的影响，并对散热器热阻和质量进行了多目标综合优化。