电子器件散热片换热特性的数值研究

对三种不同截面形状的散热片,在不同风速和相同加热功率下的换热特性进行数值模拟。得到三种散热片的底面芯片最高温度、传热系数以及压降在不同风速下的变化关系。通过对计算结果的分析可知：三种模型的底面芯片最高温度随着风速的增加而下降,传热系数和压降随着风速的增加而增大,这与相关实验数据的变化趋势一致。提高风速可以有效增强换热效果,但是压降的影响不容忽视。对比三种模型,收缩式散热片模型较另外两种模型具有换热效果好、压降小的优点,可为高热流密度的电子设备冷却方案的设计和改进提供参考。     

结构形式对微槽内流动换热特性的影响

针对矩形、三角形和梯形3种微结构换热器内的流动和换热特性进行分析,并采用数值模拟的方法计算不同高宽比情况下3种微槽道结构散热器的流动和换热特性。结果表明:微槽道的摩阻系数随着雷诺数Re的增加而降低,但是随着高宽比的增加而增大;在相同的Re和高宽比时,矩形槽道的摩阻系数最大,三角形槽道的摩阻最小;当槽道类型和高宽比确定时,努塞尔数Nu随着Re的增加而增加,但是增加趋势逐渐趋于平缓。考虑进口效应等因素的影响,对不同槽道内的换热特性进行分析,给出了符合不同结构槽道的换热关系式。     

矩形微通道流动换热特性的数值分析

对矩形微通道的传热和流动特性进行了三维数值模拟,结果表明:在所讨论的矩形微通道的转捩雷诺数提前到1000～1100之间,当Re>2500时,微通道内达到旺盛湍流;当量直径的变化对层流区换热Nu数影响不大,对湍流区换热Nu数有较大影响;对层流区的阻力系数影响很小,对湍流区的阻力系数影响明显,可为设计和分析微通道的性能提供理论参考.     

微喷管内流动和换热的数值模拟与分析

发展了直接模拟MonteCarlo方法的压力边界条件处理方法 ,并使用这种方法对微型拉法尔喷管内的气体流动特性进行了数值模拟与分析。研究了两种构型的拉法尔喷管 ,对比了相同出口压力不同入口压力下的流场特性 ,以及在相同入口压力时真空压力条件和给定低压边界条件对流场的影响     

微喷管内流动和换热的数值模拟与分析

发展了直接模拟Monte Carlo方法的压力边界条件处理方法,并使用这种方法对微型拉法尔喷管内的气体流动特性进行了数值模拟与分析.研究了两种构型的拉法尔喷管,对比了相同出口压力不同入口压力下的流场特性,以及在相同入口压力时真空压力条件和给定低压边界条件对流场的影响.     

无线电设备小功率肋型散热片的优化设计

从工程角度,结合经验公式,对散热片的基本结构参数进行了分析。讨论了齿厚、齿高、 齿间距相互间的关系以及三者对散热片的影响。提出了小功率散热器齿厚、齿高、齿间距等优化依据, 并用计算机模拟的方法证明其正确性。     

微喷管内流动和换热的数值模拟与分析

发展了直接模拟Monte Carlo方法的压力边界条件处理方法，并使用这种方法对微型拉法尔喷管内的气体流动特性进行了数值模拟与分析。研究了两种构型的拉法尔喷管，对比了相同出口压力不同入口压力下的流场特性，以及在相同入口压力时真空压力条件和给定低压边界条件对流场的影响。     

凹槽型微通道传热与流动性能的数值分析

针对电子器件的散热问题,提出了四种具有对称和等距凹槽的微通道,并通过三维数值模拟,研究了不同雷诺数下凹槽形状及布局对微通道性能的影响。结果表明:在给定的雷诺数范围内,圆形凹槽的传热性能仅次于三角凹槽,而梯形和矩形凹槽的传热性能较差。三角凹槽压降最大,其次是圆形,而梯形和矩形凹槽压降差异较小;同种形状不同布局的凹槽,压降几乎一致,这表明通过改变凹槽布局来提高性能不会产生额外压降损失。综合换热和压降特性,微通道热性能系数先增后减,故三角凹槽在雷诺数为600时获得最优热性能,而在雷诺数为900时等距圆形凹槽的热性能超过三角凹槽。     

栅格式方孔翅片自然对流换热的数值模拟

为改善电子器件的散热情况,提出了一种新型结构的栅格式方孔翅片,并对其在自然对流条件下的散热特性进行了研究。利用正交试验法和Fluent数值模拟,模拟了102种不同翅片高度与间距比H/S、不同孔边长与翅片厚度比b/δ的散热情况。研究得到:大空间自散热条件下,H/S=2、b/δ=0～4时的Gr-Nu的关系图;有限空间散热条件下,b/δ=1.5、H/S=1～16/3时的Gr-Nu的关系图。结果表明,格栅式方孔翅片可以改善电子器件的散热,并为LED照明等电子器件散热设计提供新的思路和理论依据。     

两种微型热管传热性能对比研究

以波形脉动热管和微槽平板热管为研究对象,基于Mixture模型构建了其三维非稳态数学模型,并对模型可靠性进行了验证。采用该数学模型对比了两种微型热管在相同散热空间和散热热流密度情况下的热阻、平均壁面温度和蒸发段壁面温度均匀性。结果表明:相对于微槽平板热管,波形脉动热管热阻更低,传热性能更好;波形脉动热管蒸发段稳态平均壁面温度更低,且随着热流密度的增加该优势更加明显;波形脉动热管在空间尺度上蒸发段壁面温度均匀性更好,且这种优势在高热流密度情况下更突出,但这种均匀性在时间尺度上变化相对剧烈。     

芯片冷却用分形微管道散热器内的压降与传热

受到哺乳动物消化系统和血液循环系统中物质运输与分配网络所具有的分形特征启发,文中设计、加工出了一种电子芯片冷却用的硅制分形微管道网络散热器.在给出分形微管道网络构造过程的基础上,探讨了分形微管道网络内部微流体的换热与压力降特性.针对利用多路感应耦合等离子蚀刻工艺制造出的硅制分形微管道网络散热器,理论计算所得结论与流动与传热实验数据均证明:当热传递面积、温差、努谢尔特数均相同的情况下,分形微管道网络散热器比传统的平行微管道阵列散热器具有更高的热传递效率;而在具有相同流速、热传递率的要求下,分形微管道网络散热器所需的泵送功率远低于平行微管道阵列散热器所需的泵送功率;分形维数越高,分形微管道网络散热器的热传递效率将越高,且所需的泵送功率将越低.     

扇形穴-梯形肋微通道散热器层流与传热特性

提出了一种新型扇形穴-梯形肋微通道散热器,采用单变量方法从速度、压降和温度方面分别对比了单一空穴或肋与组合结构的性能。基于强化传热因子和熵产最小法对微散热器进行了整体评估。结果表明:空穴和肋的组合使用,使得边界层周期性地中断和再发展,空穴和肋组合的散热效果优于单一的肋或穴。在雷诺数(Re)为1300时,强化传热因子为1.5354,远高于梯形肋的1.355和扇形空穴的1.28。熵产分析表明,组合结构的不可逆损失最小,这与强化传热因子结果相一致。     

大功率LED热管散热器的模块化设计与研究

针对当前大功率LED散热器多采用肋片式散热器,散热效果不是很理想,同时当前灯具都采用一体化的集成结构,在维护和检修的过程中,只能整体返厂,给大功率LED灯具的使用带来不便等问题,提出了大功率LED热管散热器模块化思路。通过模块化设计,大功率LED的散热效果得到了提高,且能够进行及时的维护,多数部件可以循环利用,延长了灯具的生命周期,降低了维修成本。对大功率LED热管散热器模块进行了设计优化,并且通过ICEPAK散热软件进行了模拟,结果表明此热管散热器模块大大提高了大功率LED的散热性能。     

封装有相变材料的热沉结构对电子器件高温保护的传热分析

电子器件在工作过程中有可能由于突增电流而产生大量的热量,利用固液相变潜热存储系统,可以使得电子器件在一定的时间内保持相对平稳的温度,从而达到高温保护的目的。针对一种封装有相变材料的热沉结构在自然对流冷却条件下的传热特性进行了理论分析,得到了热沉、相变材料和空气的平均温度及相变材料的相变过程,并对比分析了同一热沉结构和自然对流冷却条件下,在不同热流密度下高温保护时间以及对流换热特性。     

CPU散热器热分析与优化设计

利用CFD方法分析了平板直肋片散热器特性,通过多元线性回归建立了散热器换热和流动准则关系式,提供了散热器热阻和熵产率具体表达式;结合熵特性以本文提出的准则关系式采用约束条件的遗传优化算法对散热器结构进行多参数优化,优化结果与特性分析结论和相关文献吻合。     

地源热泵地埋管换热量影响因素

针对土壤热物性参数与热泵运行模式对地埋管换热量的影响进行分析,通过非稳态数值计算方法求解U型垂直埋管周围非稳态温度场的方法,提出按全年运行模拟的平均值作为地埋管每延米换热量的计算方法。并根据模拟结果,确定影响地埋管单位换热量的主要因素。为类似地源热泵系统的优化设计提供一定的参考。     

遗传算法在型材散热器结构优化设计中的应用研究

介绍了遗传算法的基本理论,分析了散热器优化设计的必要性,阐述了遗传算法在工程应用上的特点,结合实例详细介绍了遗传算法在散热器的结构优化设计中的应用。包括适应值函数的选定,约束不等式的推导和选择算子的改进等,并用matlab工具实现了遗传算法的操作,将matlab的仿真结果与成熟的散热器结构优化设计软件的优化结果做了对比,取得了较好的一致性。     

激光表面重熔过程中流体流动和传热的数值模拟

在PHOENICS软件基础上开发了模拟激光表面重熔过程温度场和速度场的数值程序 ;温度场和速度场的计算采用了固定网格及处理熔化和凝固问题的一般源项方法 ;移动热源引起的能量和动量变化分别作为附加源项构建控制方程组 ,采用控制容积积分法对控制方程进行离散和求解 ;对铝合金激光表面重熔过程中的传热、相变及流体流动问题进行了三维非稳态的数值模拟研究。