不同结构的CPU水冷散热器的性能分析

发布时间：2021-11-11 10:12

　　水冷散热器具有较高的冷却效率,广泛应用在CPU冷却技术中。建立了空腔式、翅柱式、隔板翅柱混合式三种不同结构的散热器模型,使用商用计算流体动力学软件ANSYS FLUENT进行流场数值模拟。在进口流量相同的情况下,通过对三种结构的散热器内的流动特征及温度分布的比较分析,发现翅柱式结构散热器内部流场湍动剧烈,可以显著提高CPU的冷却效果。在进口管道增加隔板后,散热器内的涡强度进一步增强,冷却效果略有提高,CPU表面上的冷却均匀性进一步提高。 

【文章来源】：能源工程. 2020,(02)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

水冷散热器模型结构

如图3(a)所示,对于空腔式散热器,只有在进口管道与散热器结合处以及出口管道与散热器结合处的拐角形成高涡量区,低涡量区范围大,流体湍动程度低。如图3(b)、(c)所示,在翅柱的两侧涡强度增强,随着翅柱到入口的距离增加,涡核逐渐减小,涡强度降低。在隔板翅柱混合式散热器的入口处,涡强度高,流态复杂,与翅柱式散热器相比,隔板翅柱混合式散热器中翅柱对流体的扰动作用增强,低涡量(<60 s-1)区范围减小,平均涡强度更大,复杂的流态有利于散热器内的对流换热。图3 散热器内的涡量分布(单位:s-1)

图2 散热器内的速度分布(单位:m/s)图4给出了空腔式,翅柱式和隔板翅柱混合式三种散热器的底面温度分布。如图4(a)所示,空腔式散热器内底面最高温度大于334.0 K,等温线较为密集,温度梯度较大,说明空腔式散热器表面的冷却不均匀,冷却效果较差,不利于CPU的长期运行。如图4(b)、(c)所示,从温度的数值来看,翅柱式和隔板翅柱混合式散热器内底面最高温度都在333.1 K左右,整体温度分布在331.3～333.1 K,这两种结构的散热器的冷却效果差别不大,但是图4(c)中闭合等温线围成的小区域面积较图4(b)中相应位置闭合等温线围成的区域面积小,不同数值的等温线间距离较大,说明温度梯度略低,因此隔板翅柱混合式散热器的冷却效果更好。

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本文编号：3488674