基于形状记忆合金驱动的自调节流道冷板设计

发布时间：2020-03-25 22:02

【摘要】：随着电子技术的发展,电子设备集成度越来越高的同时也大大增加了设备功耗,使得电子设备的散热问题愈发受到重视,冷板作为一种高效的热交换器已经在热设计领域得到了广泛应用,传统冷板在设计时一般采用订制的方式,即根据实际热源分布对流道结构进行设计,导致加工出的冷板通用性较差。考虑到实际应用时热源分布千变万化但流道却固定不变,针对这一问题本文提出了一种自调节流道冷板设计方案,其能根据实际热源分布对流道进行自适应调节,从而提高冷板均温性,为此本文通过仿真和实验相结合的方法对其实际性能进行了研究,主要进行了以下工作:首先,结合传统冷板在实际应用中的问题提出了自适应冷板的初步设计构想,结合分形流道理论确定了一种适合于自适应冷板的流道结构样式,给出了冷板结构参数的具体设计方法;随后结合工程实际,基于形状记忆合金理论确定了流道阀的结构形式,给出了形状记忆合金驱动器的具体设计步骤;最后结合实例得到了一套自适应冷板设计方案。其次,针对上述设计方案,利用FLUENT动网格技术模拟了阀体的运动,通过用户自定义函数对FLUENT进行了二次开发,实现了阀体的运动控制,进而建立了自适应冷板仿真模型;随后在多种工况下,对自适应调节和非自适应调节的仿真结果进行了对比,验证了自适应冷板设计方案的合理性;在此基础上,针对阀体控温的响应滞后问题提出了改进方案,验证了改进方案相较于原方案的优越性。最后,设计加工了单阀体自适应冷板实物,搭建了测试平台对形状记忆合金弹簧的实际性能进行了实测;随后结合实测结果和驱动器设计指标对偏压弹簧参数进行了设计,得到了形状记忆合金驱动器实物;最后搭建了自适应冷板实验平台,对冷板冷却工质流量的自适应调节效果进行了验证。
【图文】：

流道设计,冷板

的胡争光[3]针对 U 型流道冷板，对其流道结构性之间的影响关系进行了研究，随后利用正交得冷板最高温度相比于原方案降低了 47.6℃。大学的唐磊[4]对矩形锯齿型翅片冷板和侧向梯数值模拟和实验研究，结果表明侧向梯形锯齿型复杂，故而换热能力更好。的潘雨[5]受仿生学启发，基于分形流道理论设计统冷板相比，仿蜂窝形状冷板的均温性更好，大学的董峰[6]针对 S 型流道冷板，通过对进出，确定了最优的 S 型流道结构，随后在此基础表面积对冷板散热特性的影响。大学的李兆[7]针对传统流道冷板的各分支流道机热源分布的 Z 型流道设计策略，并基于此策，提高了冷板均温性。

流量分布,微通道,散热器,冷板

随后基于上述规律对仿生微通道冷板进行了设计并加工了实物，如图 1.2所示，验证了双层仿生微通道冷板的优越性。图1.2 仿生微通道散热器 1.2.2国外研究现状Ming-Chang Lu[15]等研究了进出水口位置对平行流道冷板性能的影响，仿真结果表明，，在相同的流速下“I”型进出水口冷板的压力损失最大而“]”型进出水口冷板的压力损失最小。对于“I”型进出水口和“Γ”型进出水口冷板而言，其冲击式的结构使得其拥有最好的传热性能，而“Z”型进出水口冷板的流道流量分布不均导致其的传热性能最差。Ilya T’Jollyn[16]等实验研究了蛇形流道液冷冷板的设计参数对其传热性能和流体力学性能的影响。结果表明，在流道长度一定时，流道直径的增加会导致冷板整体性能的下降，冷板厚度的增加对其整体热阻的影响甚微
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN02;TG139.6

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