压电与磁力协同作用下的电子器件冷却风扇研究

发布时间：2017-07-18 21:26

  本文关键词：压电与磁力协同作用下的电子器件冷却风扇研究

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【摘要】：本文研制了一个具有多重振动的冷却风扇系统,主要用于电子器件的冷却。该系统由1个压电风扇片和6个磁力风扇片构成,这7个风扇片的端部都装有小磁铁。压电风扇片由交流电驱动,其余6个风扇片由相互之间的排斥力驱动。论文主要研究了风扇的频率、振幅以及功率消耗,此外,还通过实验研究其冷却能力,采用了两种不同端部形状的风扇片,即,T形和I形。分析了振幅、频率、功耗、对流换热系数以及无量纲换热系数的变化情况。此外,通过CFD仿真分析了稳态下的平均温度,并与实验结果进行对比。同时对流场进行了可视化模拟。对I型风扇片,其尺寸为55×20×0.2毫米,系统在28.5 Hz的频率下,总振动幅度为64毫米；对头部为30毫米宽的T形风扇,在31.2Hz下具有61毫米的振动幅度。单个压电风扇在28 Hz下的振幅为40毫米,消耗功率为0.6W。对T型风扇在31.2 Hz下工作时,热源温度从82.59℃可降至67.51℃,而对于Ⅰ形风扇,在28 Hz下,温度可下降到71.110C。通过CFD的模拟结果可以看出,气流的速度可达1.25 m/s。
【关键词】：压电式风扇 多振动冷却风扇系统 传热 CFD模拟
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN603
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• Chapter 1 INTRODUCTION9-20
• 1.1 Background9-10
• 1.2 Piezoelectricity10-13
• 1.3 Piezoelectric fan13-15
• 1.4 Literature review15-17
• 1.5 Motivation and the objectives17-18
• 1.6 Potential use18-20
• 1.6.1 Electronic cooling18-19
• 1.6.2 LED cooling19
• 1.6.3 Low cost, mini-PC cooling19-20
• Chapter 2 DESIGN OF THE FAN SYSTEM20-29
• 2.1 Structure of piezoelectric fan20
• 2.2 Frequency of piezoelectric fan20-21
• 2.3 Structure of the multiple vibrating fan system21-22
• 2.4 Magnetic force acting on the fans22-24
• 2.5 Frequency of magnetic fan system24-27
• 2.6 Heat sink modification27-29
• Chapter 3 EXPERIMENTAL INVESTIGATION FOR AMPLITUDE29-35
• 3.1 Equipments for the setup29-30
• 3.2 Results for amplitudes30-35
• Chapter 4 CFD NUMERICAL SIMULATION35-44
• 4.1 Modeling of the heat sink without fans35-40
• 4.1.1 Pre-processing36-37
• 4.1.2 Solver execution37-39
• 4.1.3 Results39-40
• 4.2 Heat sink with integrated fan system for flow field40-44
• 4.2.1 Simulation42
• 4.2.2 Results42-44
• Chapter 5 EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE COOLING FAN SYSTEM44-58
• 5.1 Arrangement of thermocouples44-45
• 5.2 Setup of the experiment45-46
• 5.3 Experiment setup and temperature measurement procedures46-48
• 5.4 Assessment of the cooling system48-50
• 5.5 Results50-58
• 5.5.1 Heat sink temperature without the fan system50-52
• 5.5.2 Heat sink temperature with the fan system52-56
• 5.5.3 Convective heat transfer coefficient56
• 5.5.4 Reynolds number and Nusselt's number56-58
• Chapter 6 DISCUSSION58-68
• 6.1 Amplitude of vibration for a single piezoelectric fan58
• 6.2 Effect of fan geometry on frequency58-60
• 6.3 Power consumption of the multiple vibrating fan system60-61
• 6.4 Average temperature61-62
• 6.5 Performance of T-Section and I-section fan system62-63
• 6.6 Relationship between Re_l and Nu_l of the system63-66
• 6.7 Amplitude of the fans on convective ability66
• 6.8 Flow visualization66-68
• Chapter 7 CONCLUSION68-70
• REFERENCES70-75
• ACKNOWLEDGEMENT75
• PERSONAL PROFILE75

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本文编号：559888