压电合成射流散热器的传热特性研究

发布时间：2023-05-13 19:56

　　现今,高性能芯片在微型化和集成化的前进道路上,耗能和散热是其发展的严重阻碍,高效制冷系统和高要求热控制技术的研究已是当务之急。合成射流技术是有低能耗、无转动部件、无需额外气源和高散热效率等优点的一种新型射流技术,在电子器件的强化传热和冷却方面展现出了良好的应用潜力及广阔的应用前景,是研究的热点。而合成射流与散热器两者相结合的冷却技术具有显著而有效的流动特性和散热性能,但目前分析研究较少,没有形成系统性的成果和结论。因此本文基于理论、数值模拟和实验的方法,对合成射流散热器进行深入探索。主要研究内容如下:(1)基于压电振子和合成射流的相关理论,建立了压电合成射流激励器机电热耦合系统分析和设计的方法。通过ANSYS软件对选定材料的压电振子模型的仿真计算,得到了压电振子在正弦电信号下的振动位移函数。利用FLUENT的动网格技术对合成射流的动边界模型实施了网格无关性及出口中心流线速度理论公式的验证。分析了影响合成射流速度场的激励器结构参数,确定了优选结构尺寸,并依此制作了压电合成射流激励器实物。(2)通过三种合成射流模拟方法的对比分析,提出了加快计算速度的修正型出口速度模型,构建了合成射流散热仿...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 研究特点与不足
        1.3.1 研究特点
        1.3.2 研究不足
    1.4 主要研究内容
第二章 压电合成射流激励器的研究方法
    2.1 激励器相关理论
        2.1.1 合成射流理论
        2.1.2 压电振子理论
    2.2 数值模拟研究
        2.2.1 ANSYS分析
        2.2.2 FLUENT控制方程和湍流模型
        2.2.3 合成射流模型
        2.2.4 网格无关性分析
        2.2.5 FLUENT仿真与理论对比
    2.3 激励器结构研究及实体制作
        2.3.1 激励器结构研究
        2.3.2 压电合成射流激励器实体制作
    2.4 本章小结
第三章 不同结构压电合成射流散热器的传热特性研究
    3.1 无散热器的压电合成射流的散热分析
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 修正型出口速度模型
        3.1.3 模型建立
        3.1.4 求解设置
        3.1.5 不同出口条件的数值模拟结果及分析
    3.2 无散热器压电合成射流散热实验研究
        3.2.1 实验系统概述
        3.2.2 实验系统装置
        3.2.3 实验过程
        3.2.4 实验结果及分析
        3.2.5 仿真实验对比
        3.2.6 实验误差
    3.3 不同结构散热器与合成射流组合的传热特性研究
        3.3.1 散热器设计
        3.3.2 FLUENT仿真模拟
        3.3.3 不同合成射流散热器组合的结果与分析
        3.3.4 小结
    3.4 本章小结
第四章 合成射流散热器结构优化设计研究
    4.1 正交试验设计方法理论
        4.1.1 正交试验基本概念
        4.1.2 正交试验设计方法步骤
        4.1.3 极差分析法
    4.2 合成射流圆柱O型散热器组合的正交优化
        4.2.1 确立正交试验方案
        4.2.2 安排正交试验
        4.2.3 正交试验结果分析
    4.3 合成射流矩形开缝型散热器组合的正交优化
        4.3.1 确立正交试验方案
        4.3.2 安排正交试验
        4.3.3 正交试验结果分析
    4.4 优化模型的实验研究
        4.4.1 模型实体结构
        4.4.2 实验装置及测试
        4.4.3 实验与仿真结果对比
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简介
    1. 基本情况
    2. 教育背景
    3. 攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3816413