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。     

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。     

冲击射流下旋转热管砂轮冷凝器传热特性

轴向旋转热管砂轮是用于强化磨削弧区换热的新型砂轮,其冷凝器换热性能的优劣直接影响整个热管砂轮的换热性能。本文结合冷凝器设计方法设计了热管砂轮冷凝器,并借助数值模拟的方法对轴向旋转热管砂轮冷凝器的换热性能进行分析,以优化旋转热管砂轮冷凝器的结构参数。研究不同的翅片高度(f=0～8 mm)、喷嘴到翅片顶部距离(d=3～11 mm)、低温空气射流速度(v_j=45～115 m/s)和砂轮转速(n=150～1 180 r/min)等对冷凝器换热性能的影响,结果表明：当翅片高度为6 mm时,获得最佳传热性能,对流换热表面传热系数约为459 W/(m²·K),与无翅片结构相比,对流换热表面传热系数提高36%;当喷嘴到翅片顶部距离为5 mm时,换热性能最好,传热系数为459 W/(m²·K);当低温空气射流速度提高时,对流换热表面传热系数随之提高,射流速度为115 m/s时对流换热表面传热系数最高,可达459 W/(m²·K),与射流速度为45 m/s时相比提高43%;当砂轮转速提高,对流换热表面传热系数也随之升高...     

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。     

十二排圆形翅片管换热器的传热与流动特性研究

采用数值计算方法研究12排大管圆形翅片表面空气侧流体的流动特性,获得不同雷诺数下圆形翅片的速度分布云图、温度分布云图和流线分布图,并将模拟的结果与实验和实验关联式分别进行验证。研究结果表明：翅片间距为9.6mm第一排管壁侧和翅片表面的传热系数分别是翅片间距为2.4mm的1.67和0.97倍;前面六排翅片表面和管壁表面的传热系数具有很强的波动,而在第六排后翅片表面和管壁表面的传热系数趋向于稳定。     

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。     

风冷式平直翅片管换热器的数值分析

本文针对两排管整体式平直翅片管换热器进行数值计算，计算区域覆盖空气流动方向上整个翅片的长度，所建模型为三维。得到空气流速分别为1．0～3．0m／s时的温度与压力分布特性，并由计算结果进一步得出不同来流速度时的空气侧对流换热系数与压降的变化情况。     

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。     

用于地铁变流器的平板微热管散热器数值模拟与实验研究

本文将平板微热管应用于地铁变流器IGBT散热器中,设计了一种新型平板微热管散热器,通过对物理模型的合理简化,建立数学模型,利用ICEPAK软件对传统翅片散热器和平板微热管散热器进行数值模拟对比,并通过实验验证计算的正确性。研究结果表明:平板微热管散热器极大提升了散热器散热效率;在极限功率工作条件下,平板微热管散热器的最高温度为70. 27℃,比传统翅片散热器降低了25. 79℃;理论计算得到IGBT结温为110. 23℃,满足IGBT工作要求;数值模拟结果与实验结果基本吻合,最大温度误差为7. 07%。     

平行流冷凝器百叶窗翅片结构优化

建立平行流冷凝器百叶窗翅片的三维流动和换热模型,并对不同迎面风速下百叶窗翅片的流动和换热性能进行数值模拟,计算结果与试验结果具有较好的一致性,验证计算模型和方法的正确性。在此基础上,建立8种结构形式的百叶窗翅片模型,并对其空气侧的换热和流动过程进行仿真,分析结构形式和排列方式对百叶窗翅片换热量和空气阻力的影响,结果表明:增加开窗区域数能够有效提高翅片的换热性能,增加百叶窗的转向区数目能够有效降低进出口的压降。     

大型速冻设备蒸发器高效传热技术的试验研究

不同结构型式蒸发器的传热系数不同,选择7种不同结构的蒸发器模型,分析比较翅片形状、管径大小以及管子排列方式对蒸发器传热系数的影响,得出在不结霜工况下,传热系数最高的蒸发器结构是连续整体带波纹翅片叉排变节距结构的结论。对这种结构的蒸发器进行试验测试,得到与理论计算相符的传热系数值。     

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。     

锯齿斜翅管表面碳酸钙析晶污垢初始阶段结垢特性

进行光管和锯齿斜翅管在不同碳酸钙浓度和流速下的动态结垢实验,得到碳酸钙浓度、流速和锯齿斜翅管对碳酸钙析晶污垢结垢过程的影响。结果表明：浓度增大使溶液中均相成核速率和所形成晶核的生长速率增大,使溶液换热表面界面的污垢晶粒浓度和成垢离子浓度均增大,前者使更多的污垢附着换热面而后者使表面异相成核速率和生长速率增大。流速增大使光管表面形成的晶核、污垢晶体和污垢热阻均减少而诱导期延长;使锯齿斜翅管初始成核增多,但诱导期延长、而结垢量和污垢热阻减小。锯齿斜翅管在清洁状态和结垢状态下均具有比光管更大的总换热系数、更小的污垢热阻,尽管结垢量略多。     

Estimation of Natural-Convection Heat-Transfer Characteristics from Vertical Fins Mounted on a Vertical Plate

The inverse scheme of the finite difference method in conjunction with the least-squares scheme and experimental measured temperatures is proposed to solve a two-dimensional steady-state inverse heat conduction problem in order to estimate the natural-convection heat transfer coefficient under the isothermal situation [`h] iso from three vertical fins mounted on a vertical plate and fin efficiency hf for various values of the fin spacing and fin height. The measured fin temperatures and ambient air temperature are measured from the present experimental apparatus conducted in a small wind tunnel. The heat transfer coefficient on the middle fin of three vertical fins is non-uniform for the present problem and its functional form can be difficult to be obtained. Thus the whole fin is divided into several sub-fin regions before performing the inverse calculation. In order to validate the reliability of the present estimates, the present estimates of [`h] iso compare with those obtained from the correlations recommended by current textbooks and other previous results. The present estimates of [`h] iso can be applied to obtain a modified correlation of the Nusselt number and Raleigh number.     

空冷凝汽器蛇形翅片扁平管空气侧流动与换热特性研究

针对应用于电站直接空冷凝汽器的蛇形翅片扁平单排管,对其空气侧的流动及换热特性进行了数值模拟。给出了该管件基本结构的雷诺数和欧拉数随迎面风速的变化关联式;结果显示,同一迎面风速下,随着翅片间距、高度的增大,换热变差,流动变好。但当间距增加到一定程度时,风速与间距对换热流动性能的影响都变得很小。风速越大,换热性能对翅片间距、高度越敏感,而流动则相反,需根据实际工况来选择合适的翅片间距及高度。     

微通道换热器非对称式百叶窗翅片性能研究

针对汽车热泵空调中最常用的传统对称式百叶窗翅片换热器存在的换热不均匀、风阻较高问题,本文提出6种非对称式百叶窗翅片结构.采用STAR-CCM+软件对非对称式百叶窗翅片结构进行数值模拟,研究对应的4种工况下的换热器内部温度场和压力场的变化特性,并计算得出各个翅片的传热因子j和阻力因子f曲线.研究结果表明:尽管新型非对称式...     

A study on airside performance of geometry combination fins using large scale model

This study investigated the pressure drop and heat transfer characteristics of heat exchanger according to the arrangement of fins as well as fin configuration by the similitude experiments with the finned-tube geometry scaled as large as four times. Colburn j factor, Fanning friction factor, f, and goodness factors are compared to each other to estimate performance of each case for four different kinds of fins, which are louver, double side slit, single side slit and plain fin. Results show that heat transfer would be altered by fin arrangement and that friction loss is more affected by fin configurations than by the fin arrangements. In particular, heat transfer depends more on the shape of front row than that of rear row. The heat transfer rate of combined fin arrangement increases a lot more under the same pressure drop than that of conventional fin arrangement. This indicates that the heat exchanger of higher efficiency would be designed by the proper combination of fins of different shapes.     

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。     

间接空气冷凝扩展表面换热器结构优化

铝翅片管由于成本低、易于成型在间接空冷冷凝器上有广泛应用,其传热系数和阻力与空气速度之间的关系对铝翅片管换热器设计和运行很重要。应用计算流体力学（CFD）方法,对三种结构铝翅片换热器的换热及阻力性能进行了数值模拟,计算结果表明,对于相同的管径,单桥与双桥结构的传热系数基本相同,而双桥的阻力有所增大;对于单桥或双桥结构来说,大管结构的传热系数增大,同时阻力增大较多;当翅片减薄时,传热系数基本不变,而阻力有明显的减小。研究结果对提高空冷凝汽器乃至空冷电厂的运行经济性都具有重要的参考价值。