本文關(guān)鍵詞：微通道散熱器流道優(yōu)化與傳熱性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著微電子元器件趨于向集成化、大功率方向發(fā)展,高發(fā)熱量必將嚴(yán)重降低其使用性能和可靠性,導(dǎo)致元器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞、形變、功能失效等。面對(duì)這一現(xiàn)狀,散熱設(shè)計(jì)已成為針對(duì)電子器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此,對(duì)于通過液冷冷卻方式帶走熱量的微通道散熱器設(shè)計(jì)在該領(lǐng)域凸顯而出,其體積小、成本低、效率高等特點(diǎn)不僅能滿足散熱需要,而且運(yùn)行穩(wěn)定可靠。本文研究了矩形微通道散熱器的結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化與流動(dòng)傳熱性能,具體工作包括:(1)針對(duì)矩形微通道散熱器單一因素對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響研究,得到了各因素對(duì)散熱器表面結(jié)溫影響的主次順序:微槽個(gè)數(shù)?基底厚度?槽柵寬度?微槽高度?微槽寬度;以各項(xiàng)單一因素的影響為依據(jù),運(yùn)用正交試驗(yàn)法得到離散型優(yōu)化結(jié)果:微槽高度為1mm,微槽寬度為0.5mm,槽柵寬度為0.8mm,微槽個(gè)數(shù)為21,基底厚度為0.5mm。(2)根據(jù)單層微通道結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型,建立微通道熱阻網(wǎng)絡(luò)模型,并以整體熱阻和壓降作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),得到熱阻加權(quán)系數(shù)ω1介于0.2~0.4時(shí)能同時(shí)兼顧各項(xiàng)指標(biāo),相應(yīng)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸為N=25~32,b=0.62~0.85mm,c=0.22mm,a=1.3mm,t=0.2mm;從實(shí)際材料成本的角度出發(fā),以熱阻和重量作為目標(biāo)函數(shù)得到熱阻加權(quán)系數(shù)ω1介于0.4~0.6時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)最優(yōu),相應(yīng)的優(yōu)化尺寸為N=20~29,b=1.12~0.75mm,c=0.2mm,a=1.3mm,t=0.2mm,提供了一種最優(yōu)材料成本的選擇方案。(3)對(duì)優(yōu)化所得的離散組和連續(xù)組流道模型進(jìn)行仿真模擬并與初始組模型進(jìn)行分析對(duì)比,從各組模型的換熱特性、流動(dòng)性能以及綜合性能進(jìn)行詳細(xì)的分析對(duì)比,無論是在溫度分布的高與低或分布均勻性,還是流體流動(dòng)穩(wěn)定性,或是單位熱阻和所需驅(qū)動(dòng)泵功率上,離散組和連續(xù)組流道模型的散熱效果均優(yōu)于初始組流道模型;針對(duì)不同環(huán)境分別研究了改變底部加熱熱流密度和流體進(jìn)口溫度的影響;引入JF因子作為對(duì)綜合換熱性能的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)仿真數(shù)據(jù)擬合出了計(jì)算平均努塞爾數(shù)Nu的經(jīng)驗(yàn)公式。(4)通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建對(duì)3種流道模型進(jìn)行實(shí)物加工及實(shí)驗(yàn)測試,并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析,得到離散組和連續(xù)組兩種優(yōu)化后的散熱器散熱效果更好;連續(xù)組實(shí)驗(yàn)試件溫度分布均勻性更好,可以更好地控制熱源溫度分布平穩(wěn)性。
【關(guān)鍵詞】：微通道散熱器 熱阻網(wǎng)絡(luò)模型 多目標(biāo)優(yōu)化 正交試驗(yàn) JF因子
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN602;TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 課題背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 微通道散熱器的傳熱性能研究12-13
• 1.2.2 微通道散熱器的結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化13-14
• 1.3 課題來源14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第二章 矩形微通道散熱器離散型優(yōu)化設(shè)計(jì)16-38
• 2.1 單一因素對(duì)散熱器散熱性能的影響16-24
• 2.1.1 通道長度對(duì)散熱性能的影響17-18
• 2.1.2 基底厚度對(duì)散熱性能的影響18-19
• 2.1.3 槽柵寬度對(duì)散熱性能的影響19-20
• 2.1.4 微槽個(gè)數(shù)對(duì)散熱性能的影響20-21
• 2.1.5 微槽高度對(duì)散熱性能的影響21-23
• 2.1.6 微槽寬度對(duì)散熱性能的影響23-24
• 2.2 微通道散熱器的正交試驗(yàn)優(yōu)化24-37
• 2.2.1 正交試驗(yàn)法的簡介24-26
• 2.2.2 正交試驗(yàn)的安排26-28
• 2.2.3 正交試驗(yàn)的數(shù)據(jù)計(jì)算28-30
• 2.2.4 正交試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析30-36
• 2.2.4.1 方差分析31-34
• 2.2.4.2 極差分析34-36
• 2.2.5 正交試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)論36-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第三章 矩形微通道散熱器連續(xù)型優(yōu)化設(shè)計(jì)38-53
• 3.1 矩形微通道的結(jié)構(gòu)模型38-41
• 3.1.1 物理模型及計(jì)算區(qū)域38
• 3.1.2 熱阻網(wǎng)絡(luò)模型38-41
• 3.2 多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)41-43
• 3.2.1 多目標(biāo)優(yōu)化簡介41-42
• 3.2.2 優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)42-43
• 3.3 熱阻和壓降的優(yōu)化設(shè)計(jì)43-47
• 3.3.1 R與△P優(yōu)化設(shè)計(jì)及結(jié)果43-46
• 3.3.2 R與△P優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證46-47
• 3.4 熱阻和重量的優(yōu)化設(shè)計(jì)47-51
• 3.4.1 R與G優(yōu)化設(shè)計(jì)及結(jié)果47-50
• 3.4.2 R與G優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第四章 矩形微通道散熱器傳熱性能研究53-76
• 4.1 熱流耦合的數(shù)學(xué)模型53-56
• 4.1.1 熱流耦合相關(guān)方程53-55
• 4.1.2 有限體積法基本思想55
• 4.1.3 熱流耦合數(shù)學(xué)模型的建立55-56
• 4.2 矩形微通道散熱器的建模與設(shè)置56-58
• 4.2.1 建立整體幾何模型56-58
• 4.2.2 邊界條件設(shè)置及網(wǎng)格劃分58
• 4.3 矩形微通道散熱器的熱分析58-71
• 4.3.1 換熱特性的對(duì)比分析59-63
• 4.3.2 流動(dòng)性能的對(duì)比分析63-67
• 4.3.3 綜合性能的對(duì)比分析67-71
• 4.4 JF影響因子評(píng)估71-75
• 4.5 本章小結(jié)75-76
• 第五章 矩形微通道散熱器傳熱性能實(shí)驗(yàn)76-87
• 5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>76
• 5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建76-82
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案76-77
• 5.2.2 流道模型的實(shí)物加工77-79
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)器材選取與系統(tǒng)搭建79-82
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析82-86
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)82-83
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析83-86
• 5.4 本章小結(jié)86-87
• 第六章 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 全文總結(jié)87-88
• 6.2 展望88-89
• 致謝89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果94-95

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐仲安,王天保,李常英,暴麗艷,馬青梅,苗玉寧;正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法簡介[J];科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì);2002年05期

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本文編號(hào)：376923