晶闸管散热器工作时，与晶闸管呈层叠交替安装结构。单个散热器具有两组交叉换热流道，根据其对称性，计算中仅取其中一半作为分析对象。下表面为一对称面，在计算模型中处理为绝热边界;上表面为与晶闸管壳贴合的受热面，模型中为恒定热流密度边界。冷却水从左侧进口进入上下两层交错流道，从右侧出口流出。模型其余外部表面均处理为绝热边界。
数学模型计算中运用的控制方程为三维不可压缩流体的连续性方程和N-S动量及能量方程。计算域为水冷散热器内部流体的流动区域。在充分发展的湍流区域，采用反映湍流脉动量对流场影响的湍流动能方程和湍流应力方程的k-标准湍流模型。
为建立水冷散热器的三维温度场模型，进行以下假设和等效：
(1)器件的损耗全部集中在芯片上且分布均匀。
(2)忽略器件台面与水冷散热器间的接触热阻。
(3)在一定水流量下，与水流对水冷散热器及功率器件的对流散热效果相比，空气的自然散热效果可以忽略不计。因此，在计算过程中忽略了水冷散热器和功率器件与空气之间的热交换。
(4)在一定水流量下，进、出水温差较小，可以认为管道内水温沿水流方向呈线性分布，从而可不用求解沿水流方向的能量方程，大大减少计算量;并且忽略流体在管道端部连接处的温差。