电子器件风冷散热器传热强化的数值模拟

发布时间：2021-07-09 14:36

　　随着电子元件热流密度迅速增长,为保证大功率电子元件在正常温度范围内工作,对散热器的性能要求愈发严苛。考虑到强制风冷是目前应用最普遍的散热方式,本文选取三种典型的风冷散热器（即平直肋片散热器、填充泡沫金属的矩形通道散热器以及放射状肋片散热器）为研究对象,利用CFD软件对散热器的换热能力进行强化,并对流动与传热综合性能进行优化。首先,针对传统的两侧进风式CPU散热器进行了数值分析,表明其流道底部的中心区域存在低速区,换热情况较差。我们提出对散热器进风口上部进行部分封闭,提高了底部低速区域的空气流速,从而降低了散热器的最高温度。在低风量和高热负荷条件下,添加进口挡板对冷却效果的改善最为显著。随后,对填充渐变孔隙率泡沫铝的散热器内的流动与换热特性进行了数值模拟,分析了孔隙率分别沿流动方向和高度方向逐渐变化对散热器性能的影响。结果表明:与均匀孔隙率的散热器相比,孔隙率沿高度方向渐变的散热器压力损失减小,最佳的孔隙率渐变方式为沿高度方向由0.963递减至0.70,与当量孔隙率0.832的均匀孔隙率散热器相比,泡沫铝散热器的综合性能明显提高。最后,针对传统的放射状肋片散热器,提出了正弦曲线波纹肋片和... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同冷却方式的最大散热功率

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文断长度对传热、流动阻力和应力的影响和二阶交互作用[38]。结果表明，换热性能对肋片间隙长度变化最敏感，流动阻力和最大应力对肋片厚度变化最敏感。Copeland[39]对平直肋片散热器进行了优化。发现强制对流条件下，热阻最小对应的散热器肋片厚度为 0.5mm、肋间距取 2.3mm。Biber 等人[40]对固定大小的平直肋片散热器进行了优化，将真实风扇曲线作为水力工作条件，研究了基底厚度对散热器性能的影响。

肋片发散散热器

【参考文献】：
期刊论文
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[2]CPU散热器的优化设计及数值模拟[J]. 王文豪,潘政宏,蒋润花,尹辉斌,黄成龙.  电子测试. 2017(15)
[3]基于ANSYS的CPU散热器不同角度鳍片散热分析[J]. 秦襄培,尹雄,吴丽,武胜超,曾诚,潘琪.  智能计算机与应用. 2017(01)
[4]LED太阳花散热器正交试验模拟优化设计[J]. 李灏,钱新明,陈威.  照明工程学报. 2016(01)
[5]金属泡沫平板结构内对流传热的数值研究[J]. 黄善波,翟薇,徐会金,巩亮.  热科学与技术. 2015(04)
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[8]基于最小熵产法的大功率LED散热器的结构优化[J]. 赖艳华,魏露露,吕明新,赵琳妍,岳虹,刘存芳.  山东大学学报(工学版). 2012(05)
[9]大功率LED太阳花散热器的结构优化[J]. 李中,李勇,汤应戈,林樵健.  激光与光电子学进展. 2012(10)
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硕士论文
[1]CPU风扇散热器散热效果分析[D]. 张景柳.南京理工大学 2006
[2]风冷式CPU散热片的热分析及其优化设计[D]. 张远波.华中科技大学 2006



本文编号：3273930