界面接触热阻实验分析及参数优化设计
发布时间：2021-10-21 16:58
机载计算机主要为军用飞行器任务系统提供高性能的计算机硬件资源和丰富的通信接口,作为系统的“大脑中枢”,其重要性不言而喻,可靠性要求远远高于普通计算机。已有研究表明,电子设备的故障70%与温度有关,电子芯片的温度每上升10℃,该元件的可靠性将降低50%,因此有效解决机载计算机的散热问题是确保其运行稳定性及可靠性的关键。然而,机载计算机为满足三防要求,常采用加固型结构设计,使得芯板产生的热量只能通过冷板与机箱导轨间的界面散失,因此界面的传热效率对机载计算机的散热起着至关重要的作用,但固体表面在微观上都是非光滑的,固体表面间的真实接触仅发生在离散的点及微小的面积上,热流在通过接触界面时会产生热流收缩,即存在所谓的界面接触热阻（简称界面热阻或接触热阻）。接触热阻的存在对机载计算机的散热存在严重影响,若芯板的热量不能通过界面有效散失,势必导致芯板温度升高,严重影响计算机性能。因此,针对机载计算机的界面特点,研究不同因素对机载计算机典型界面接触热阻的影响规律具有重要的理论与应用价值。针对典型机载计算机散热结构及材料特点,本文开展了实验与数值计算分析,具体包括:（1）设计并制备了一套接触热阻测试系统...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 机载计算机散热技术
1.3 接触热阻国内外研究现状
1.3.1 理论研究
1.3.2 实验研究
1.3.3 数值分析
1.4 本文主要研究内容
2.接触热阻的实验研究
2.1 接触热阻理论知识简介
2.1.1 接触热阻的概念
2.1.2 接触热阻的影响因素
2.2 接触热阻测试系统及实验原理
2.2.1 接触热阻测试系统
2.2.2 接触热阻实验原理
2.3 实验材料力学性能测试
2.3.1 拉伸性能测试
2.3.2 纳米压痕测试
2.4 接触热阻实验主要研究内容
2.5 接触热阻实验结果及分析
2.5.1 粗糙度及力学性能对接触热阻的耦合影响
2.5.2 界面压力对接触热阻的影响
2.5.3 界面温度对接触热阻的影响
2.6 本章小结
3.机箱导轨与冷板间接触热阻有限元分析
3.1 接触热阻的有限元计算
3.1.1 几何模型与材料属性
3.1.2 边界条件及载荷
3.1.3 有限元计算过程
3.2 扭矩对接触热阻的影响
3.2.1 扭矩对JA模型接触热阻的影响
3.2.2 扭矩对JB模型接触热阻的影响
3.2.3 扭矩对JA及 JB模型接触热阻的影响对比
3.3 粗糙度对接触热阻的影响
3.3.1 粗糙度的设计范围
3.3.2 粗糙度对JA模型接触热阻的影响
3.3.3 粗糙度对JB模型接触热阻的影响
3.3.4 粗糙度对JA及 JB模型接触热阻的影响对比
3.4 本章小结
4.减小机箱导轨接触热阻的优化方案
4.1 JA模型机箱导轨优化设计
4.1.1 机箱导轨的设计方法
4.1.2 机箱导轨不同设计方案结果分析
4.1.3 扭矩与粗糙度对各设计方案接触热阻的影响
4.2 JB模型机箱导轨优化设计
4.2.1 机箱导轨的设计方法
4.2.2 机箱导轨不同设计方案结果分析
4.2.3 扭矩与粗糙度对各设计方案接触热阻的影响
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种全封闭机载加固计算机的结构设计[J]. 黄江丰. 工业控制计算机. 2018(07)
[2]65号冷却液的金属腐蚀性研究[J]. 杨明明,白振岳,董进喜. 机械工程师. 2016(04)
[3]液冷计算机用冷却液综述[J]. 杨明明,董进喜,赵亮. 机械工程师. 2016(03)
[4]机载液冷电子设备流量分配计算模型研究[J]. 赵亮,田沣,杨明明,董进喜,赵航. 航空计算技术. 2015(05)
[5]APG冷板热传导性能研究[J]. 杨明明,赵亮,白振岳,张娅妮. 机械工程师. 2014(07)
[6]液冷机箱/架热性能仿真分析[J]. 白振岳,杨明明,郭建平. 电子技术与软件工程. 2014(04)
[7]高温接触热阻的有限元模拟方法[J]. 刘冬欢,王飞,曾凡文,尚新春. 工程力学. 2012(09)
[8]界面接触热阻的研究进展[J]. 张平,宣益民,李强. 化工学报. 2012(02)
[9]高功耗抗恶劣环境计算机散热研究[J]. 罗先培,卢锡铭,简继红. 机电产品开发与创新. 2011(05)
[10]带补偿加热的GH4169间的接触热导测试研究[J]. 王宗仁,张卫方,唐庆云,刘升旺. 航空学报. 2011(10)
博士论文
[1]低温真空下接触界面间传热特性实验与机理分析[D]. 毕冬梅.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]界面热阻实验与建模及在笔记本电脑热设计中的应用研究[D]. 郭宗坤.电子科技大学 2015
[2]接触热阻实验与数值模拟[D]. 吴登倍.北京交通大学 2011
[3]界面热阻的三维动画仿真[D]. 许建凤.武汉理工大学 2003
[4]粗糙表面热接触有限元数值分析[D]. 李鹏.西北工业大学 2001
本文编号：3449382
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 机载计算机散热技术
1.3 接触热阻国内外研究现状
1.3.1 理论研究
1.3.2 实验研究
1.3.3 数值分析
1.4 本文主要研究内容
2.接触热阻的实验研究
2.1 接触热阻理论知识简介
2.1.1 接触热阻的概念
2.1.2 接触热阻的影响因素
2.2 接触热阻测试系统及实验原理
2.2.1 接触热阻测试系统
2.2.2 接触热阻实验原理
2.3 实验材料力学性能测试
2.3.1 拉伸性能测试
2.3.2 纳米压痕测试
2.4 接触热阻实验主要研究内容
2.5 接触热阻实验结果及分析
2.5.1 粗糙度及力学性能对接触热阻的耦合影响
2.5.2 界面压力对接触热阻的影响
2.5.3 界面温度对接触热阻的影响
2.6 本章小结
3.机箱导轨与冷板间接触热阻有限元分析
3.1 接触热阻的有限元计算
3.1.1 几何模型与材料属性
3.1.2 边界条件及载荷
3.1.3 有限元计算过程
3.2 扭矩对接触热阻的影响
3.2.1 扭矩对JA模型接触热阻的影响
3.2.2 扭矩对JB模型接触热阻的影响
3.2.3 扭矩对JA及 JB模型接触热阻的影响对比
3.3 粗糙度对接触热阻的影响
3.3.1 粗糙度的设计范围
3.3.2 粗糙度对JA模型接触热阻的影响
3.3.3 粗糙度对JB模型接触热阻的影响
3.3.4 粗糙度对JA及 JB模型接触热阻的影响对比
3.4 本章小结
4.减小机箱导轨接触热阻的优化方案
4.1 JA模型机箱导轨优化设计
4.1.1 机箱导轨的设计方法
4.1.2 机箱导轨不同设计方案结果分析
4.1.3 扭矩与粗糙度对各设计方案接触热阻的影响
4.2 JB模型机箱导轨优化设计
4.2.1 机箱导轨的设计方法
4.2.2 机箱导轨不同设计方案结果分析
4.2.3 扭矩与粗糙度对各设计方案接触热阻的影响
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种全封闭机载加固计算机的结构设计[J]. 黄江丰. 工业控制计算机. 2018(07)
[2]65号冷却液的金属腐蚀性研究[J]. 杨明明,白振岳,董进喜. 机械工程师. 2016(04)
[3]液冷计算机用冷却液综述[J]. 杨明明,董进喜,赵亮. 机械工程师. 2016(03)
[4]机载液冷电子设备流量分配计算模型研究[J]. 赵亮,田沣,杨明明,董进喜,赵航. 航空计算技术. 2015(05)
[5]APG冷板热传导性能研究[J]. 杨明明,赵亮,白振岳,张娅妮. 机械工程师. 2014(07)
[6]液冷机箱/架热性能仿真分析[J]. 白振岳,杨明明,郭建平. 电子技术与软件工程. 2014(04)
[7]高温接触热阻的有限元模拟方法[J]. 刘冬欢,王飞,曾凡文,尚新春. 工程力学. 2012(09)
[8]界面接触热阻的研究进展[J]. 张平,宣益民,李强. 化工学报. 2012(02)
[9]高功耗抗恶劣环境计算机散热研究[J]. 罗先培,卢锡铭,简继红. 机电产品开发与创新. 2011(05)
[10]带补偿加热的GH4169间的接触热导测试研究[J]. 王宗仁,张卫方,唐庆云,刘升旺. 航空学报. 2011(10)
博士论文
[1]低温真空下接触界面间传热特性实验与机理分析[D]. 毕冬梅.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]界面热阻实验与建模及在笔记本电脑热设计中的应用研究[D]. 郭宗坤.电子科技大学 2015
[2]接触热阻实验与数值模拟[D]. 吴登倍.北京交通大学 2011
[3]界面热阻的三维动画仿真[D]. 许建凤.武汉理工大学 2003
[4]粗糙表面热接触有限元数值分析[D]. 李鹏.西北工业大学 2001
本文编号：3449382
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