CPU空气强迫对流冷却系统设计

根据空气强迫对流冷却系统一体化设计理念,对9238CPU风扇进行空气动力设计,由Fortran程序输出三维空间曲线文件,导入Pro/E实现实体造型.通过标准风洞对CNC铣床雕刻出的样品进行风扇性能测试.根据风扇数值模拟结果(风扇出口流场特性)设计系列放射状散热器.采用分块六面体网格技术,应用多参考旋转坐标系模型和RNG k-ε模型对风扇和曲线型散热器进行整体数值模拟,模拟结果表明曲线型散热器相对传统垂直型散热器热阻值降低15.9％,最后通过实验证明数值模拟的可信性.一体化设计思想指导下的系列散热器能达到高性能散热效果.     

曲线型肋片放射状散热器形状设计与数值模拟

为从整体上提高空气对流冷却系统散热性能,基于场协同理论和熵产最小化原理,提出一体化设计的理念.采用分声码六面体网格技术,应用多参考旋转坐标系模型和RNGk-ε模型对风扇和曲线型散热器进行整体数值模拟,模拟结果表明曲线型散热器相对传统垂直型散热阻值降低15.9%,最后通过热阻实验证明数值模拟的可信性.一体化设计思想指导下的系列散热器能达到高性能散热效果.     

CPU轴流风扇参数化设计模拟及其应用

 基于传统的风扇设计方法,提出了风扇参数化设计和流场分析程序.采用VB开发了CPU轴流风扇空气动力设计软件和风扇参数化设计模拟软件,使用者只需输入风扇的基本结构参数,便可由程序自动生成高质量的六面体网格,能自动进行批处理模拟和结果后处理.最后采用该软件快速对风扇的结构参数进行性能分析,加深了CPU风扇各主要技术参数在风扇整体性能中影响程度的认识,为进一步的优化设计提供了条件.实践证明该方法能大大提高风扇设计者的工作效率,具有重大工程应用价值.     

太阳花散热器优化设计

 提出了太阳花散热器参数化设计和流场分析程序.采用VB语言开发了太阳花散热器参数化设计模拟软件,使用者只需输入太阳花散热器的基本结构参数,便可由程序自动生成高质量的六面体网格,能自动进行计算和结果后处理.然后利用该软件快速对风扇散热器组件的结构参数进行性能分析,加深了CPU风扇散热器组件各主要参数在散热器整体性能中影响程度的认识,为进一步的优化设计提供了条件.最后采用并行CFD方法,基于组合优化策略(正交实验设计、响应面模型、遗传算法和混合整型算法)以熵产最小对多参数结构风扇散热器组件进行优化,找到了太阳花散热器的最佳设计方案.优化结果比初步设计方案的性能提高了4.5％.     

基于激光冲击的航空发动机风扇性能优化设计

航空发动机风扇性能是整个发动系统的核心,为了优化航空发动机的性能,提出一种基于激光冲击的航空发动机风扇性能优化系统设计方案。系统采用嵌入式设计技术,采用激光冲击技术进行航空发动机风扇性能相关参数检测,进行航空发动机风扇智能控制算法设计。结合传感器分布式检测技术进行航空发动机风扇转动状态测试,对航空发动机风扇性能优化系统的模块设计包括AD模块、智能信息处理模块、集成控制模块、激光冲击时钟控制模块、中断模块以及复位模块组成,采用激光冲击进行发动机风扇性能的智能监测和状态模式识别,结合ADSP-BF537进行发动机风扇性能检测的数据分析和智能控制,实现系统硬件设计。测试结果表明,设计的航空发动机风扇性能优化系统能实时监测风扇状态特征,提高对发动机风扇的远程智能控制能力。     

大屏幕液晶电视微通道散热数值模拟

针对大屏幕液晶电视存在的散热问题,在综合考虑实际工况和MEMS技术基础上,设计了集成微通道的模拟液晶电视LED背光组件芯片.采用ANYSIS软件,对不采用微通道散热和采用40 μm微通道流速为0.000 1 m/s散热时的效果进行了数值模拟.在此基础上改变入口流速,模拟了不同入口流速对散热性能的影响.数值模拟结果证明,该方案设计具有高度的可靠性和可行性,可以在未来的电视设计技术中取得应用.     

基于数值模拟的钨电极相变存储单元电极尺寸优化研究

在相变存储器器件设计中,为预测不同器件结构的性能优化器件结构设计,建立相应的数值模型进行数值模拟是一项非常重要的工作。在我们的工作中,提出了一个包含泊松方程,电流连续性方程,热传导方程以及相变动力学模型的耦合系统,进行相变存储器数值模拟,与常用的相变存储器数值模拟相比,使用了泊松方程以及电学连续性方程代替拉普拉斯方程来对相变存储器的电学特性进行建模,由于组成相变存储器的相变材料,本质上是一种半导体,因此,利用上述基于半导体理论的数值模型,能更精确的反应相变存储器的电学特性。结果表明,该模拟方法能够进行相变存储器的模拟,并与测试数据吻合较好。最后,利用上述数值模拟,对不同电极尺寸的相变存储单元的性能进行预测,从而得到影响相变存储单元性能的关键设计参数以及相应的设计策略。     

Ka波段E面波导滤波器的误差研究

介绍E面波导滤波器基本结构与原理及蒙特卡罗数值模拟方法,并首次将此模拟方法与微波仿真相结合,实现对微波元件的误差分析.以Ka波段E面滤波器为例,分别对膜片的厚度、位置偏置、谐振腔长度与耦合膜片尺寸误差进行数值模拟,研究误差对性能的影响情况.最后综合设计了一款符合要求的E面波导滤波器.     

MEMS热敏微流量传感器研究

采用标准MEMS工艺,设计并制造了一种Pt薄膜热式微流量传感器,并且以水和甲醇为工质,对该热式微流量传感器的工作特性进行了实验研究和数值模拟.结果表明,在50 μL/min～300μL/min的参数范围内,其工作曲线具有较好的线性测量特性,在薄膜高功率工作及采用小比热容的工作液时,传感器有更高的敏感性;结合理论分析与传热流动的数值模拟,研究了传感器的传热特性,模拟与实验吻合较好.该研究结果将为传感器设计封装的优化提供理论参考和依据.     

探讨阻尼材料对微型扬声器性能的影响

阻尼材料在使用时可改变微型扬声器频响曲线、阻抗曲线、失真曲线.阐述了阻尼材料对微型扬声器电声性能的影响.并通过对电声参数的测量计算和电声设计的模拟来深入了解阻尼材料对微型扬声器性能的影响.     

Design and Simulation of the CPU Fan and Heat Sinks

Traditional design methods to achieve improvement in heat sink performance are not suitable for meeting new thermal challenges. Revolutionary rather than evolutionary concepts are required for removing heat from the electronic components. We have recently developed an emerging novel approach, the integration design of the forced convection air cooling system. The aerodynamic design for the miniature axial-flow fan is conducted and a CPU fan is designed to be integrated with the radial fins in order to form a complete fan-heat sink assembly. The 3-D data of the fan generated by FORTRAN program are imported into Pro/E to create its 3-D model. The performance curve of the fan prototype fabricated by the computer numerically controlled machine is tested in a standard wind tunnel. To reduce the economic cost and prompt the design efficiency, the computational fluid dynamics is adopted to estimate the initial fan's performance. A series of radial heat sinks is designed in accordance with the outflow angle of airflow discharged from the fan. The inlet angle of the fin is arranged so that the incoming flow from the upstream impeller matches the fin's angle of heat sinks. Using the multi-block hexahedral grid technique, the numerical simulation of the system, including the fan and heat sinks, is performed by means of Multiple Reference Frame (MRF) and RNG k-$varepsilon$ Model. Our results indicate that the thermal resistance of the streamlined heat sink is decreased by 15.9% compared to the traditional heat sink and the entropy generation rate of the streamlined heat sink is lower. The experiments support our simulation results. The series of heat sinks is able to achieve the productive thermal performance when the integration design concept is utilized.      

第三代移动通信系统基站子设备散热优化设计

针对第三代移动通信系统某基站通讯子设备,提出轴流风机散热方案替代原有的离心风机散热方案。在通过理论计算选定了风扇型号后,对方案进行了多次优化仿真并完成了散热方案的设计。根据仿真提取的参数,实现了该产品散热模块的详细设计。该方案成本更具优势,设计样品实际热测试验证了最终的散热方案是可行的。     

净化工程排风系统中风机的选用

在净化工程空调系统设计中,排风系统的风机性能参数选用恰当与否,常常对系统调试成功与否有很大的影响。总结工作中处理过的多起排风机的质量问题,结合对通风机用标准化风道进行性能试验的数据分析,对排风机的风机选用问题进行浅释。     

一种T形太赫兹成像系统的设计

为了获得较高的帧速率以及降低成本,提出了一种带有波束扫描功能的T形太赫兹成像系统.系统包含两个共极化扇形波束扫描天线,它们以T字形正交摆放.收发天线具有基本相同的内部结构,由角锥喇叭馈源、产生扇形波束的椭圆主反射体以及用于实现波束扫描功能的旋转次反射体构成,而所有这些元件都镶嵌在两个平行金属板之间.给出了T形太赫兹成像系统的具体设计,提出了设计高性能扇形波束扫描天线的系统化方法,最后给出了一些实验的成像结果,以论证系统的功能.     

压电风扇嵌入式冷却系统流场及换热特性研究

提出一种压电风扇嵌入式冷却系统,并对其进行了数值模拟和试验研究,分析了压电风扇诱导非定常流场流动特性及强化换热性能,研究了外部供风风速、翅间距对流场和换热性能的影响。研究表明,由于压电风扇的挤压、扰动及涡旋的作用,翅片壁面原本稳定的热边界层被破坏,流体的混合和热交换作用增强,温度梯度减小,因而翅片与空气间的热阻降低。结果表明,翅间距为18mm时,该文中压电风扇散热效果最佳。     

一种基于延迟插入法和云计算系统的快速电路仿真的研究

为提高高速高密度电路的设计效率,本文对快速电路仿真中常用的延迟插入法进行研究,分析并推导出延迟插入法的仿真计算公式。通过和通用电路模拟程序软件HSPICE的仿真结果进行比较,验证了延迟插入法的有效性;通过在云计算系统中对大规模电路进行仿真计算,验证了延迟插入法的高效性。本文的研究数据表明延迟插入法和云计算系统的结合可以提供一种可靠,高效的快速电路仿真技术,应用这种技术可以提高电路设计效率。     

Thermo-fluid simulation for the thermal design of the IGBT module in the power conversion system

The junction temperature of the insulated-gate bipolar transistor (IGBT) module, which belongs to power semiconductor devices, directly impacts on the system performance of the power conversion system (PCS), and therefore, the accurate prediction of the airflow rate passing the heat sink block of the IGBT module is very important at the thermal design stage. In this paper, the thermo-fluid simulation was developed with the T–Q characteristic curve to predict the junction temperature of the IGBT module and the airflow rate of the heat sink block. The porous media model was adopted in the heat sink block with fins and the filled air between fins of the heat sink block in the PCS to remove the heavily concentrated mesh problems in the heat sink block. The proposed simulation model was compared to the experimental value for the hot spot temperature on the heat sink block and the differences were within the average 4.0% margin of error in the comparison. This simulation model can be used to evaluate the suitability of the cooling design according to various operating conditions of the fan and IGBT module with benefits of the reduction in the mesh generation and the computation time. Also, this simulation model increases the flexibility of predicting the airflow rates in the PCS due to the change of the airflow passage structure in the PCS or the capacity of the fan.