CPU液冷散热器的性能分析及结构优化

为了对CPU液冷散热器进行性能分析,以gambit软件构建CPU液冷散热器物理模型,应用fluent软件对散热过程进行了数值模拟,运用控制变量法分析冷流体入口温度、冷流体入口流速、CPU功率和流体物性对散热器换热性能的影响,提出一种散热器结构的优化方案。研究结果表明:通过降低入口温度、提高入口速度、选用合适的工质等措施均可增大散热量;添加翅片后散热器底部的平均温度明显下降,换热效果大大提升。     

计算机CPU热管散热器换热性能研究

电子计算机的集成化发展对CPU散热器传热性能提出了新的要求,散热器表面最高温度和表面均温性是保证CPU正常运行的重要参数。本文运用ANSYS软件对CPU热管式散热器和普通翅片散热器进行计算,对二者稳态温度场分布和不同功率下散热器中心点温度变化进行了分析比较,计算结果表明,在稳定状态时,热管式散热器比普通翅片散热器具有更好的热传导性能和表面均温性;在CPU高功率工作（50W）时,普通翅片散热器无法满足换热要求,而热管式散热器仍可达到良好换热效果。搭建实验台对热管式散热器表面温度进行了测定,实验测试数据与模拟计算数据基本吻合,证明了数值模型的正确性和可行性。本研究对于计算机CPU散热器传热性能分析及其优化设计具有一定指导意义。     

两种CPU散热器换热特性的数值研究

对整体平直翅片与分段开缝平直翅片两种不同结构的CPU散热器，在不同加热功率和不同风速下的散热特性进行了数值模拟。采用商业软件FLUENT6．0进行计算，结果显示：对流换热表面传热系数和热阻主要与风速有关，与加热功率关系不大，对流换热表面传热系数的计算结果和实验数据趋势一致。在低风速下，加热功率对这两种散热器压降的影响也不大。采取数值模拟的方法对CPU散热器进行研究是实验方法的可靠补充，计算所得的结果有助于分析CPU散热器的换热过程，并可为电子设备的设计和改进提供参考。     

CPU散热器换热特性的数值研究

对一种散热器结构，在风扇与散热器间距离不同和不同风速下的散热特性进行了数值模拟。采用ICEPAK软件进行计算，结果显示：风扇与散热器之间存在一个最优的距离，而在CPU工作温度范围内，风速对散热器的影响不是很大。采取数值模拟的方法对CPU散热器进行研究是实验方法的可靠补充，计算所得的结果有助于分析CPU散热器的换热过程，并可为电子设备的设计和改进提供参考。     

一种笔记本电脑水冷散热装置研究

针对笔记本电脑散热问题设计了一种新型外置无强迫对流散热器,通过设置折流板和导流槽增大换热面积,采用实验和数值方法对散热器的结构参数及散热性能进行了研究。结果表明,研制的散热器具有较好的散热性能,可以满足CPU及GPU的散热要求。     

矩形翅片椭圆管束性能研究及场协同分析

利用CFD方法对空冷系统的基本换热元件矩形翅片椭圆管进行了数值模拟;与实验数据相比较,研究了其在不同迎面风速下的阻力特性与换热特性,拟合出了三排管对流换热系数和协同角随迎面风速的变化关系;并采用场协同原理分析讨论了温度梯度与速度矢量方向的夹角对矩形翅片椭圆管换热特性的影响;结果表明,随着夹角的增大,换热效率变低,以致换热量非线性增加。     

场协同原理在强化换热器传热中的应用与分析

以提高翅片管式换热器的换热性能为研究对象,根据场协同原理（在相同的速度和温度边界条件下,对流换热的性能取决于流体速度场与热流场协同的程度）,将换热器的基管由圆管改为椭圆管来提高换热器的换热性能。计算结果表明,其换热系数提高15％,阻力系数降低18％,对强化换热器的热力性能有一定的参考价值。     

矩形翅片椭圆管束性能研究及场协同分析

应用计算流体动力学（CFD）理论,建立了矩形翅片椭圆管的数学模型,阐述求解的数值计算方法。采用k—ε标准湍流模型、有限体积法（FVM）和SIMPLEC算法,运用FLUENT软件对管外扰流场进行三维数值仿真,得到其阻力特性与换热特性,仿真结果与实验结果相对比,验证了模型的正确性。在此基础上,采用场协同原理分析了温度梯度与速度矢量的夹角对矩形翅片椭圆管换热特性的影响。结果表明：对流换热的强度不仅取决于流体的速度和物性,还取决于速度与温度梯度之间的协同,尽管迎面风速增大,换热得到强化,但随着协同角的增大,换热效率变低,以致换热量非线性增加。     

带有强化换热结构的芯片散热器实验研究与数值模拟

超级或大型计算机服务器CPU的冷却散热问题,已经成为计算机高性能发展的瓶颈,受到业内越来越广泛的关注。本文提出了一种用于冷却计算机服务器芯片的散热器,其结构是将镶嵌在散热器底板的热管与翅片组装为一体。利用自建实验台对该散热器以及平板式热管散热器的性能进行了对比实验分析,同时对其热管本体、翅片以及均温板的温度分布进行了数值模拟。这种热管冷凝段得到强化换热的散热器其底板面积相对平板式热管散热器减小了50%,因此具有更好的均温性;在相同的工况下热流密度由24.3 W/cm2增至68.6 W/cm2时,该散热器翅片顶部的平均温度增幅仅为17%。     

水平管外沸腾强化换热的数值模拟与场协同分析

应用FLUENT软件对制冷剂R134a在光管和横纹槽管水平管外沸腾传热进行三维数值模拟,得到其饱和泡状沸腾过程中体积含气率的分布规律,并比较它们的换热系数。结果表明横纹槽管外侧能够很好地强化沸腾传热。此外,还通过改变边界条件分析质量流量、热流密度的变化对横纹槽管管外沸腾换热系数的影响。最后应用场协同理论,从局部换热角度分析其强化机制。研究表明,横纹槽管水平管外沸腾换热得到强化的原因是其凹槽前后的速度场与温度梯度场之间夹角较小,协同程度更好。     

CCD芯片热电制冷的非稳态传热研究

针对散热受限热电制冷系统中温度非稳态变化过程,建立了一个简单的分析模型,基于该模型对CCD芯片热电制冷进行了仿真分析和实验研究.仿真和实验结果均表明:在散热受限条件下,热电制冷系统的热传过程长时间处于非稳态;存在一个最优制冷电流I_(max),当I_c相似文献   

新型热管电子器件散热器的实验研究和数值模拟

随着电力电子技术的不断发展,高热流密度器件热控制问题以及出现的热流分布不均匀的现象,是电子电器设备亟待解决的关键技术。热管作为高效传热元件,已经广泛应用于电子器件的散热技术研究中。本文对新型平板式热管散热器进行了数值模拟和实验研究。根据电子器件的运行工况,建立了散热器性能测试系统,并对平板热管型电子器件散热器进行了在不同工况下的性能实验。结果表明采用平板热管散热器可以有效提高CPU芯片的散热性能,芯片发热量在160W后为其最佳工作状态。同时用数值模拟方法对平板热管散热器底面的导热效果进行了优化设计,通过改变导热系数以及扩大模拟芯片尺寸来达到改善CPU冷却散热器的散热效果的目的,并得到了一些有价值的结论,这对改进管散热器的散热效果有一定的指导意义。     

藕状多孔铜微通道热沉的散热性能优化研究

藕状多孔铜是一种具有长直圆孔的新型微通道结构,可用于对大功率电子器件进行散热。通过实验和Flow Simulation数值计算系统地研究了以水为工质,具有均匀微槽道结构的多孔铜热沉的散热性能。实验结果表明,该热沉具有很高的换热系数,在110 m L/s流量下,换热系数可达10.1 W/(cm~2·K)。模拟结果表明存在最佳的微槽道数和微槽道方向使得多孔铜热沉的散热性能最优。以水为工质时,最佳槽道数和微槽道方向分别为7~11和45°。随着微槽道宽度减小,热沉散热性能提高,对比了数值模拟结果与实验结果,并分析了其存在差异的原因。     

电磁式发动机水冷系统流固耦合传热研究

针对电磁式发动机电磁线圈由工作温度过高导致其内阻过大、发动机工作效率降低的问题,应用流固耦合传热理论对发动机水冷系统的传热性能进行研究.以电磁式发动机水冷系统流场和固场为研究对象,建立流固耦合传热的数学模型;利用UG(Unigraphics)软件建立水冷系统流固耦合模型,对水冷系统的流场和温度场分布进行仿真分析.结果表...     

多孔泡沫材料强化传热特性及场协同分析

实际生产生活中使用到的多孔泡沫材料通常都是非均质的,文章建立了多孔泡沫材料均质与非均质模型,结合场协同理论,从速度与温度梯度矢量的协同关系出发,分析了多孔泡沫材料内部单相流体对流强化换热的物理机制,研究了孔隙率、孔密度以及空气流速对流体顺流方向协同性能的影响。研究表明:场协同原理适用于分析多孔泡沫材料的强化传热机制;多孔泡沫材料孔隙中心与骨架后缘处的协同程度最好,骨架侧缘协同程度最差(协同角接近90°);非均质多孔泡沫材料孔壁附近协同程度较差,相同条件下全场平均场协同角比均质泡沫大;多孔泡沫材料越均匀全场协同情况越好,在相同流速、孔隙率和孔密度下,均质泡沫材料全场平均协同角余弦值可达非均质泡沫的1.2倍。计算结果表明,空气流速为3m/s时,孔隙率为0.8、0.85和0.9的多孔泡沫材料强化传热强度分别是普通平直翅片的3.3倍、1.9倍和1.2倍。该研究对新型散热器设计具有指导意义。     

开式地表水源热泵在湖南某人工湖的应用研究

我国南方地区的地表水资源丰富,其中蕴藏着丰富的低位热能,适合于发展地表水源热泵。2004年,在湖南省湘潭市建成了利用湖水的开式地表水源热泵系统用于区域供冷供热。建造该系统前,采用简化模型对运行时的水温分布情况进行了模拟分析。对系统投入运行以来每日的进水温度进行了监测,对地表水源热泵和风冷热泵的COP进行了测试。测试结果表明,在相同的热汇／热源温度和供水温度下,地表水源热泵的COP比风冷热泵高0．4-0．9,该系统的COP值和运行稳定性均优于风冷热泵。     

Flow Boiling Heat Transfer in Two-Phase Micro Channel Heat Sink at Low Water Mass Flux

Boiling heat transfer at water flow with low mass flux in heat sink which contained rectangular microchannels was studied. The stainless steel heat sink contained ten parallel microchannels with a size of 640 × 2050 μm in cross-section with typical wall roughness of 10–15 μm. The local flow boiling heat transfer coefficients were measured at mass velocity of 17 and 51 kg/m²s, heat flux on 30 to 150 kW/m² and vapor quality of up to 0.8 at pressure in the channels closed to atmospheric one. It was observed that Kandlikar nucleate boiling correlation is in good agreement with the experimental data at mass flow velocity of 85 kg/m²s. At smaller mass flux the Kandlikar model and Zhang, Hibiki and Mishima model demonstrate incorrect trend of heat transfer coefficients variation with vapor quality.     

出水方式对水冷芯片散热器换热性能影响

本文采用数值模拟的方法研究了4种不同出流方式的散热器在不同冷却水流量下的换热效果,散热器冷却水进口均为中间喷射式。A、B型散热器均设置一个出口,分别位于散热器的一角及一边的中心;C、D型散热器均设置4个出口,分别位于散热器的四角及四边的中心。对比验证数值模拟结果与实验结果,得到数值模拟相对误差不高于7%。分析散热器的传热系数、速度分布、压力损失、综合系数,结果表明:4出口散热器传热系数不及单出口换热器,但流动阻力较小,散热器综合系数较高,C、D型散热器综合系数较A、B型散热器提高了50%以上,且具有更好的均温性,因此喷射流4出口散热器具有较好的换热和流动效果。     

椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器传热性能实验研究

本文搭建了蒸发式冷凝器性能测试系统,采用控制变量法实验研究了迎面风速、喷淋密度、湿球温度、循环水温度、冷却水流量各参数变化对椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器传热性能的影响。实验结果表明：该冷凝器实验系统的最佳迎面风速和喷淋密度分别为3.1 m/s和0.005 6 kg/(m·s),冷凝器管外空气压降随迎面风速的增大而迅速增加;随着空气湿球温度升高,冷凝器外传热过程的热流密度(即外热流密度)降低67.5%,而内传热过程的热流密度(即内热流密度)增大47.5%,依靠内传热过程的增强,冷凝器性能良好;随着循环水温度升高,冷凝器的内热流密度降低率高达64.6%,传热性能急剧下降;随着冷却水流量增大,冷凝器的内热流密度大幅提高2.92倍,总热流密度增大21.1%,传热性能显著增强;该冷凝器在低湿球温度、低循环水温度、大冷却水流量的工况下传热性能较优。