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。     

液冷散热器性能测试系统的研制

热阻和流阻是评价液冷散热器性能的主要参数。该文研制一套高精度的液冷散热器性能测试系统,由液冷散热器的进口流体温度控制单元、进口流量控制单元、模拟热源控制单元及测量单元组成。在台面温度测量方面,由于现有标准(GB/T 8446.2—2004)规定的温度测点位置不适应液冷散热器热阻测量,提出改进方法。开发相应的测试软件,具有系统控制、数据实时采集、测试报告输出等功能。并对某型号液冷散热器进行实验研究,通过实验数据对系统的测量不确定度进行分析,流阻测试的不确定度为0.48%,热阻测试的不确定度为2.4%。验证系统用于散热器流阻热阻测试的可靠性。     

散热器散热过程的场协同分析

大型计算机服务器CPU的散热问题始终是业内专家关注的焦点,为此推出了多种不同类型的CPU散热装置。为了提高散热器对流换热的性能除了采用强化换热措施外,流体速度场与温度梯度之间的协同程度也将影响其换热效果。本文对一种新型结构的芯片散热器进行了实验研究,通过PIV实验测试以及运用流固耦合进行数值计算,获取了实验风道中散热器周围的速度场和温度场。在此基础上利用场协同理论对其换热过程进行了分析,得出了颇有参考价值的研究结论。     

单相浸没式液冷箱体关键参数的仿真研究

随着数据中心冷却技术的发展，单相浸没式液冷技术表现出巨大的应用前景。在该冷却方式下，需将服务器浸没于液冷箱体内，通过冷却液的强制流动带走服务器热量。本文建立了1U服务器与液冷箱体模型，从服务器(局部)与液冷箱体(整体)两个角度出发，对影响其性能的关键参数进行了仿真研究。结果表明：选取高性能散热器，合理设计服务器内部结构，可以有效提升机柜的冷却性能；流量的增加可以改善液冷系统的冷却性能，但也会造成压力损失的增加；挡板可以强制冷却液流入服务器，显著降低CPU温度，增设挡板前后CPU温度相差19.8℃,这是影响该冷却技术性能最为关键的参数。     

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。     

电动汽车锂离子电池热管理系统研究进展

目的为保证电动汽车在使用过程中安全可靠,需对车用锂离子电池进行温度控制。方法从电池的最高温度、使用寿命以及最大温差等方面,对空冷、液冷、相变材料冷却、微通道/微热管冷却以及加热方式的研究进行综述分析。结果相对于常规的空冷、液冷、相变材料与热管等冷却方式以及新型的热电制冷等方式,基于微通道、微通道冷板及微通道热管式的电池热管理系统(BTMS)具有更为卓越的换热性能,已成为一种可行且有效的热管理解决方案;BTMS存在整体结构复杂、换热细节研究不深、实用性不强以及针对微通道的相关强化研究不足等问题。结论在微通道液冷式BTMS的研究基础上,对其进行强化换热与强化结构体力学强度等研究,可以显著增强BTMS及整体系统的换热性能与结构强度,以及对锂离子电池产生更好的温控效果,提高了电动汽车的安全性与可靠性。     

换热流体对旋转式室温磁制冷特性影响实验分析

为了获得磁工质床内换热流体对旋转式室温磁制冷机性能的影响规律,在室温环境下,测试并分析了旋转式室温磁制冷机的换热流体温度分布.实验表明励磁和退磁过程中,换热流体流量、成分、温度以及冷却水流率影响温差和熵增.温度分布实验结果表明,增加磁场区换热流体流量.磁场区熵增加大,冷区温跨减小,制冷量增加;换热流体比热容增大,温跨减小,制冷量增加.     

电池液冷板设计及试验研究

针对电池液冷板提出4个设计方案并进行传热性能试验研究。对比液冷板通道内的对流换热系数、热源表面平均温度和温度均匀性,分析不同流道参数及流程布置对平均温度和温度均匀性的影响。试验结果表明:由3#和4#液冷板对比得知,液冷板流道宽度越窄,冷却液流速越大,对流换热系数提高30%;由2#和1#液冷板对比得知,通过流程布置优化设计可以增强传热并改善温度均匀性,对流换热系数提高39%,温度标准差减小5%;由2#和4#液冷板对比得知,对流换热系数越大,平均温度越低,温度均匀性越差,对流换热系数提高37%,平均温度降低0.8℃,表面温差增大17%,温度标准差增大13%。纵向导热能力过强会使得电池模组表面温度均匀性变差,在电池液冷板设计中要平衡纵向和横向的导热能力。该项研究对电动车电池冷却技术的优化具有实际应用意义。     

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。     

微通道散热器新型结构设计及流动与散热分析

为了提高微通道散热器的散热性能,采用Fluent对散热器内部流场流动和换热特性进行了数值仿真分析。同时通过调整通道和翅片截面的宽度,添加肋柱与孔洞,设计了一种新型微通道散热器结构。结果表明:在不同入口体积流量(0.25—1.5 L/min)下,新型微通道散热器结构的各通道内质量流量的极差为初始结构的1/8,流体不均匀分配因子为初始结构的9%—56%,基底最大温度降低6.4—8.8℃,基底平均温度降低7.1—10.1℃,高换热量区内换热量的极差为初始结构的17%—24%,平均Nu数是初始结构的2.1—2.4倍。Rth值较初始结构减少了7%—26%。说明该设计结构下的内部流场分配均匀且换热型性能优越。     

冷氦换热器数值建模及性能仿真研究

采用基于集总参数法的AMESim仿真软件对某型号运载火箭冷氦换热器进行建模,模型考虑了管外的高温燃气凝结换热、管内的强制对流换热及换热管沿轴向、径向的导热。在此基础上,开展了冷氦换热器的单元无关性分析、换热器性能仿真及参数影响性分析。仿真模型有效性通过搭载发动机地面试车试验数据进行验证。计算结果表明:仿真模型能较好地模拟冷氦换热器的性能,且随着冷氦进口温度升高,出口温度也基本线性递增;随着冷氦流量增大,出口温度逐渐降低,而工作压力对换热器性能影响较小。     

低温空气源热泵相变蓄热除霜性能模拟研究

低温空气源热泵是目前主流的节能设备之一,但其发展受到结霜问题的困扰.以相变蓄热除霜技术为基础,借助Fluent软件对蓄热器传热模型进行了建模,模拟分析了换热管数量、换热流体温度和换热流体流速对蓄热器传热效果的影响.结果表明:在结构合理的基础上,增加蓄热器内换热管数量可以提高传热性能;随着传热流体的温度与相变材料的温差增...     

微胶囊相变乳状液在液冷服中的应用前景

介绍了一种能替代传统蓄冷介质的潜热型功能性热流体——微胶囊相变乳状液，它具有蓄冷密度大、传热性强、无过冷现象、价格低廉等优点。在传热量一定的条件下，微胶囊相变乳状液作为传热介质比水所需流量少，流动时摩擦阻力小，若用它作液冷服的冷却液可以大大减小换热管路的尺寸，降低循环泵的功耗。更重要的是，材料在发生相变前后其自身温度基本保持不变，解决了目前大多数液冷服穿着不舒适的问题。     

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。     

锂离子电池仿生树状通道液冷板数值优化

目的 将锂离子电池在5C放电倍率、环境温度298.15 K的工作条件下的最大温度和温差控制在适宜范围内。方法 在锂电池两侧插入带通道的仿生树状液冷板,建立电池模块液冷散热模型。首先验证液冷数值模型的准确性,然后通过正交试验设计研究分支流道角度、入口流速、分支流道宽度和液冷板厚度对冷板散热性能的影响,并通过极差分析对4种影响因素进行重要程度排序,确定最佳的参数组合。结果 经优化后,锂电池的最高温度为302.4 K、温差为3.4 K,满足设计要求,但冷却剂在流动循环过程中存在泄漏风险。结论 提出的树状液冷板满足锂电池热管理性能的要求,优化后电池模块的表面温度在安全范围内,同时电池的温度均匀性显著提高。应选择导热系数高的冷板材料,并注重冷板结构设计,防止冷却剂泄漏。     

基于Flowmaster平台的雷达行波管多支路液冷系统流动换热分析

为研究雷达行波管的多支路散热问题,运用一维流体仿真软件Flowmaster建立雷达行波管多支路液冷系统的仿真模型,对该液冷系统的稳态流动换热过程及多泵并联"启动/停止"切换的瞬态流动过程进行仿真分析。仿真结果表明,稳态流动下调节各支路流阻特性可使各支路达到流量相同的平衡状态,从而使各支路的换热特性保持一致;多泵并联"启动/停止"切换的瞬态过程对系统的压力分布产生较大影响。从数值仿真方面解决行波管散热的多支路流动换热特性分析的问题,对雷达行波管液冷系统的设计工作有着一定的参考价值。     

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%。     

动车组IGBT模块高效散热器设计

针对目前CRH2型高速动车机组变流器中所用的大功率IGBT模块,本文设计了4种动车组牵引变流器用高效散热器,通过应用FLUENT对设计的4种散热器模型进行CFD模拟,综合分析对比模拟结果,确定出cha-30×10为其中性能最优的散热器模型,对性能最优的模型进行二次优化,综合判定最优方案为160°折角散热器,并得到了散热器最高温度、最大热阻、压降和冷却液入口流量的关系。仿真结果表明:在入口质量流量为0.1 kg/s的工况下,cha-30×h0(160°)散热器最高温度比shun-20×10降低3 K、最大热阻减小7.8%。     

基于数值模拟技术的电站冷却塔性能优化

针对环境风对间接空冷塔换热性能的不利影响,提出一种环状导流板与内部挡风墙的组合装置,以协同降低散热器进口压降,抑制塔内热风穿透和涡流的形成,改善环境风工况下间接空冷塔的性能.基于Fluent软件,建立环境风工况下间接空冷塔热力特性的数值计算模型,研究组合装置对间接空冷塔流场特性的影响,得到不同风速工况下空冷散热器的散热...     

采暖房散热器温度场研究

采用有限元法对封闭腔体内散热器进行数值模拟,对腔体内的散热器位置进行温度场模拟,对腔体内进行简化处理,腔体内只有自然对流换热,对同一换热面积同一温度的换热器进行数值模拟,分析在相同散热面积下不同位置下放置散热器对于自然对流换热换热的影响。