密闭电子设备散热技术研究及元器件布局优化模拟

发布时间：2017-03-20 22:02

  本文关键词：密闭电子设备散热技术研究及元器件布局优化模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伴随着电子工业高性能、微型化、集成化的三大发展趋势，电子器件散热问题越来越尖锐。特别是对于高新、尖端技术产品，元器件的高密度、高集成、高频、小型化发展已是不可逆转的趋势，伴随其散热量的增加也是不可违背的物理现象。此外，在恶劣环境条件下，为了防止灰尘、潮气以及水的进入，通常将整个装置封装起来，这就更加加剧了装置内部环境的恶化。显见，电子设备散热已成为公认的阻碍电子工业发展的瓶颈之一，尤其密闭电子设备散热问题，是电子设备发展遇到的又一个机遇与挑战。面对这一挑战，热管散热控制技术发挥了其特有的优势。不仅使密闭空间内的温升得到有效控制，同时保证电子设备密封，达到防尘、防潮的目的。本论文研究的主题是“密闭电子设备高效热设计数值模拟与实验研究”，旨在探讨如何设计散热器的传热通路，通过传热过程使散热器能够获得与热源和散热环境的最佳匹配，保证元器件或设备的温度分布能满足系统可靠性指标的要求，是本论文的创新思想。 本文的具体研究工作包括以下几个方面： 1．电子设备高效热设计，重点是通过有效的热设计来减少温度变化对设备性能的影响，使设备能在较宽的温度范围内工作。因此，在系统设计过程中，首先考虑采取有效的冷却技术。本文综述了电子设备热设计主要技术及最新进展，在众多的冷却技术中，热管技术是所有技术方案中效率最高的一种，也是惟一可以形成大规模生产和标准化、系列化的热设计方案。 2．电子设备高效热设计思想是通过散热器的传热过程使其获得与密闭电子设备内发热元件及其散热环境的最佳匹配。因此，本论文讨论了电子设备内温度场的计算方法、不同情况下的散热规律及相应的稳态散热模型以及热分析软件等内容，为较好的预计电子器件的工作温度，包括环境温度、元件表面温度以及如何使热设计最优化奠定理论基础和依据。 3．散热器结构优化设计在电子设备高效热设计中占有很重要的地位，在很多工程热设计实践中，散热器的设计好坏直接决定系统的热设计水平。目前，传统热管散热器设计仍采用传统设计方法，热管散热器设计过程中参数选取存在的一定的随机性，使得热管工作特性和传热特性会在实际应用过程中受到很大的影响。因此，如何快速设计一台满足电子器件散热要求的散热器，并对其进行结构优化设计，是电子设备散热器设计中迫切解决的问题。因此本论文基于热管传热热阻模型理论，建立热管换热器数值计算传热模型，通过数值分析法对热管散热器传热性能进行分析，进而对热管换热器结构进行优化，得出许多有价值的结论。这些结论为其大规模生产和标准化、系列化奠定基础。 4．电子设备热设计或热分析工作中，，讨论不同散热器结构对散热的影响很重要，而设备内元器件的合理布局对散热的影响同样重要。事实上，在不改变散热器结构的前提下设备内电子元器件的布局进行优化设计，同样可以有效的减小器件外热阻，降低器件的表面温度，从而提高器件的热可靠性。本论文依据上述研究结果，以某一密闭电子设备为例，建立密闭电子设备热控制嵌套结构集总参数数学模型。在此基础上，运用SINDA/FLUINT专业热分析软件对设备内电子元件布局进行了热仿真分析。通过对多种优化结构模型的计算分析，确定出最优散热设计改进方案。 5．建立热管散热器综合性能实验测装置和热管式密闭电设备综合性能测试系统装置，最终将热仿真结果与实际热测量数据进行对比论证，从而有效的论证了最优散热方案的正确性。
【关键词】：密闭电子设备 高效热设计 热管散热器 电子元件布局优化
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK124;TN607
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 符号说明12-18
• 第1章 绪论18-22
• 1.1 本课题的研究背景18-20
• 1.2 本课题的研究意义20-22
• 第2章 电子设备高效热设计研究进展及本论文总体研究思路22-33
• 2.1 电子设备热设计主要技术及最新进展22-28
• 2.2 电子设备数值分析技术及最新研究进展28-30
• 2.3 本课题的研究内容、研究方法和技术路线30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 高效热管散热器性能与结构优化33-48
• 3.1 热管传热热阻模型33-35
• 3.2 热管散热器传热过程理论分析35-40
• 3.3 热管散热器传热性能数值模拟研究40-42
• 3.4 热管换热器结构优化模拟结果分析42-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 密闭电子设备内电子元器件布局优化设计研究48-76
• 4.1 密闭电子设备热控制结构设计48-50
• 4.2 数学模型建立50-53
• 4.3 网格划分及数值求解过程53-54
• 4.4 封装壳体内外对流换热系数确定54-55
• 4.5 电子元件优化布局数值计算结果分析55-61
• 4.6 热管式密闭电设备电子元件优化布局实验研究61-63
• 4.7 密闭空间内电子元件优化布局实验测量值与数值模拟值对比分析63-74
• 4.8 本章小结74-76
• 第5章 结论与展望76-79
• 5.1 结论76-77
• 5.2 展望77-79
• 参考文献79-85
• 硕士期间发表论文85-86
• 致谢86

【参考文献】

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本文编号：258496