叶脉仿生分形型均热板的优化设计及其传热性能研究
发布时间：2021-07-06 16:31
随着半导体电子器件发展的越来越迅速,高热流密度设备的散热问题也日益突出。均热板作为一个高效的散热技术,因其工作时无需外界能源,没有运动的机械部件,也没有噪声,设计极为简单,又非常有效,所传输的热量要比任何实心的金属导体高几百倍。同时由于均热板内部多变的结构,影响其传热性能的因素众多,且内部相变传热机理十分复杂,随着均热板朝着超薄化,小型化的趋势发展,这些待研究的问题变得越来越重要。本文设计了一种均热板,其内部吸液芯结构是由自然界中叶脉结构作为蓝本开发而成。首先探讨了均热板散热技术的研究背景,并从均热板结构设计、数值模拟和性能研究来探讨了国内外研究进展。利用Hagen-Poiseuille方程和分形几何的基本理论初步分析了其仿生叶脉结构。利用FLUENT仿真软件叶脉分形结构吸液芯进行流动状态模拟,得到流体在其槽道内部的速度云图和压力云图。最后探讨了样品加工工艺问题,并通过实验得到了不同分形级数、不同分形角度和不同充液率的均热板在不同加热功率下的温度分布规律。并将应用了叶脉分形结构的均热板和没有应用叶脉分形结构的均热板传热性能进行对比分析。主要的结论如下:（1）通过理论计算得到流阻最优时结...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
均热板应用(a)GPU(b)CPU
(a) (b)图 1-1 均热板应用 (a)GPU (b)CPUFig1-1 Vapor chamber applications (a)GPU (b)CPU.均热板工作原理均热板是一种异型热管，其主要由三个部分构成，即均热板壳体、毛细吸汽腔。其中壳体部分分为上下两个区域，上板为冷凝区，一般与冷却装置下板为蒸发区，一般与热源部分相接触如图 1-2 所示。其中毛细吸液芯是热板腔体内壁的，腔体内部的压力是工质在特定温度下的饱和蒸汽压，热传递给蒸发区的工质，使工质通过蒸发将热量经过蒸发腔传递到冷凝端，端的冷却装置将热量带走，蒸汽冷凝以后被吸液芯泵送回流到蒸发端[11]。
均热板的传热性能相对于乙醇来说会有提高。Hwang 等[16~18]研究了将粉末覆盖实体支撑型结构、柱状阵列型结构、辐射种新型烧结式结构作为均热板蒸发端吸液芯。通过实验研究对比结果显示型烧结式结构能通过小蒸发端的壁厚，进而减小整个均热板的热阻。Kikuchi 等[19]在电-水动力平板热管上进行了实验。热管长度为 100cm，宽m，采用三个电极。氟利昂 11 和 113 分别作为工作流体使用，发现氟利昂 1板传热性能上优于氟利昂 113，传热能力达到 150W。Wong 等[20]提出了一种新型的均热板，该新型的均热板的吸液芯是一整块形的槽道板，用于代替传统均热板的铜粉烧结的吸液芯。由于具有此种结能够在波纹形槽道内进行流动，并且也可以为整个均热板作为支撑柱的作凝端，波纹形结构还能将整个冷凝端表面积扩大，同时缩短液体回流的路 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于大数据技术的数据中心建设规划[J]. 王露,庄青. 信息化研究. 2017(02)
[2]锥形毛细芯平板热管传热特性研究[J]. 李红传,纪献兵,郑晓欢,杨卧龙,徐进良. 机械工程学报. 2015(24)
[3]大数据背景下中科院科研管理数据中心建设探讨[J]. 杜义华. 计算机系统应用. 2015(01)
[4]新型微槽道平板热管的实验研究[J]. 王晨,刘中良,张广孟,张明. 工程热物理学报. 2013(04)
[5]超轻多孔泡沫金属平板热管的传热性能研究[J]. 纪献兵,徐进良,Abanda Aime Marthial,薛强. 中国电机工程学报. 2013(02)
[6]相变传热微通道技术的研究进展[J]. 王辉,汤勇,余建军. 机械工程学报. 2010(24)
[7]树型微通道网络芯片热沉的试验研究[J]. 洪芳军,郑平,常欧亮,吴晟. 上海交通大学学报. 2009(10)
[8]锯齿型微通道内流流场的微尺度粒子图像测量[J]. 王元,金文,何文博. 西安交通大学学报. 2009(09)
[9]单相液体微槽散热研究进展[J]. 席有民,余建祖,高红霞,曹学伟. 制冷学报. 2008(04)
[10]微型多槽道平板热管传热特性分析及最大传热量预测[J]. 刘晓为,辛欣,霍明学,徐磊. 传感技术学报. 2007(09)
博士论文
[1]树状分形分叉网络的输运特性[D]. 徐鹏.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]多支撑柱型均热板结构数值分析与设计[D]. 廖火生.华南理工大学 2014
本文编号：3268581
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
均热板应用(a)GPU(b)CPU
(a) (b)图 1-1 均热板应用 (a)GPU (b)CPUFig1-1 Vapor chamber applications (a)GPU (b)CPU.均热板工作原理均热板是一种异型热管，其主要由三个部分构成，即均热板壳体、毛细吸汽腔。其中壳体部分分为上下两个区域，上板为冷凝区，一般与冷却装置下板为蒸发区，一般与热源部分相接触如图 1-2 所示。其中毛细吸液芯是热板腔体内壁的，腔体内部的压力是工质在特定温度下的饱和蒸汽压，热传递给蒸发区的工质，使工质通过蒸发将热量经过蒸发腔传递到冷凝端，端的冷却装置将热量带走，蒸汽冷凝以后被吸液芯泵送回流到蒸发端[11]。
均热板的传热性能相对于乙醇来说会有提高。Hwang 等[16~18]研究了将粉末覆盖实体支撑型结构、柱状阵列型结构、辐射种新型烧结式结构作为均热板蒸发端吸液芯。通过实验研究对比结果显示型烧结式结构能通过小蒸发端的壁厚，进而减小整个均热板的热阻。Kikuchi 等[19]在电-水动力平板热管上进行了实验。热管长度为 100cm，宽m，采用三个电极。氟利昂 11 和 113 分别作为工作流体使用，发现氟利昂 1板传热性能上优于氟利昂 113，传热能力达到 150W。Wong 等[20]提出了一种新型的均热板，该新型的均热板的吸液芯是一整块形的槽道板，用于代替传统均热板的铜粉烧结的吸液芯。由于具有此种结能够在波纹形槽道内进行流动，并且也可以为整个均热板作为支撑柱的作凝端，波纹形结构还能将整个冷凝端表面积扩大，同时缩短液体回流的路 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于大数据技术的数据中心建设规划[J]. 王露,庄青. 信息化研究. 2017(02)
[2]锥形毛细芯平板热管传热特性研究[J]. 李红传,纪献兵,郑晓欢,杨卧龙,徐进良. 机械工程学报. 2015(24)
[3]大数据背景下中科院科研管理数据中心建设探讨[J]. 杜义华. 计算机系统应用. 2015(01)
[4]新型微槽道平板热管的实验研究[J]. 王晨,刘中良,张广孟,张明. 工程热物理学报. 2013(04)
[5]超轻多孔泡沫金属平板热管的传热性能研究[J]. 纪献兵,徐进良,Abanda Aime Marthial,薛强. 中国电机工程学报. 2013(02)
[6]相变传热微通道技术的研究进展[J]. 王辉,汤勇,余建军. 机械工程学报. 2010(24)
[7]树型微通道网络芯片热沉的试验研究[J]. 洪芳军,郑平,常欧亮,吴晟. 上海交通大学学报. 2009(10)
[8]锯齿型微通道内流流场的微尺度粒子图像测量[J]. 王元,金文,何文博. 西安交通大学学报. 2009(09)
[9]单相液体微槽散热研究进展[J]. 席有民,余建祖,高红霞,曹学伟. 制冷学报. 2008(04)
[10]微型多槽道平板热管传热特性分析及最大传热量预测[J]. 刘晓为,辛欣,霍明学,徐磊. 传感技术学报. 2007(09)
博士论文
[1]树状分形分叉网络的输运特性[D]. 徐鹏.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]多支撑柱型均热板结构数值分析与设计[D]. 廖火生.华南理工大学 2014
本文编号：3268581
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3268581.html
