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%。     

用于电子器件冷却的热管散热器实验研究与优化数值模拟

高热流密度器件的热控制在CPU结构体系由单一芯片向多核芯片发展中占有重要地位.对平板型热管散热器与普通散热器的传热性能进行了比较研究与计算分析.研究结果表明,热管散热器有效提高CPU芯片散热性能,其关键是强化了散热器底板的传热性能.科学提出用当量导热系数的概念来评价换热器强化传热效果的方法,根据CPU芯片的发热特点提高散热器的当量导热系数可明显提高散热器的均温性,以此提高其换热效率.     

用于CPU冷却的集成热管散热器

提出了将立体蒸汽腔和热管两相传热结合,用于CPU冷却的集成热管散热器新概念,并对设计出的集成热管散热器的传热性能和整体的均温性进行了试验研究.试验结果表明,未优化的集成热管散热器的热阻在0.14℃/W～0.2℃/W之间,且整个散热器具有均匀的温度分布.与当前的热管散热器相比,这种结构的集成热管散热器具有散热效率高、结构紧凑、接触热阻小、重量轻、成本低等特点,可以满足未来大功率CPU散热的要求.     

聚光光伏强化散热系统优化设计与分析

参照试验测试条件,对采用矩形翅片、小翅片、热管散热器等各类聚光散热系统传热特性进行计算与分析,探讨适用于聚光高能流密度不均匀性要求的高效散热系统,给出优化设计的散热系统结构.通过散热系统模拟结果比较得出:优化后的散热器散热效果比较明显,热管的均温性可以克服聚光电池温度分布的不均匀性,小翅片对于加强电池的散热效果比较好,为降低聚光光伏系统的成本、提高发电效率与寿命提供技术支撑.     

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。     

振荡流热管汽车散热器传热性能的实验研究

对振荡流热管汽车散热器和管带式铜质汽车散热器进行了实验研究,得到了两种散热器的传热和阻力特性,对比发现振荡流热管汽车散热器具有较好的传热性能,且风阻和水阻均小于管带式铜质汽车散热器,并进行了热平衡误差分析,实验结果对开发新型汽车散热器有一定的指导意义。     

热管及其主要应用领域的研究

热管是一种超导热体的传热元件,具有传热系数高、温度分布均匀、热响应迅速、结构紧凑、工作可靠等优点.本文介绍了热管的工作原理、结构,重点阐述了热管式散热器在一些领域里的应用,并作了性能的分析和研究,最后介绍了热管在电机领域里的有望广泛应用.     

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。     

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。     

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...     

Numerical Simulation of Unsteady-State Heat Transfer under Conditions of Laminar Transverse Flow past a Circular Cylinder

Two-dimensional Navier-Stokes and energy equations are used to perform a numerical calculation of the parameters of unsteady-state flow and heat transfer under conditions of laminar transverse flow of a viscous incompressible fluid past a circular cylinder and at Re = 140. The process of formation of Karman vortex street is treated, as well as the cyclic heating of the near and far wakes behind the heated cylinder. Special attention is given to analysis of the behavior of the integral characteristics of flow and heat transfer, and the distributions of pressure, friction and heat-transfer coefficients on the cylinder surface, as well as to correlations of the parameters of flow and temperature at selected points in the vicinity of the cylinder. Evaluation is made of the effect of the factor of unsteadiness on the increment of power and heat loads in the process of flow past the cylinder.     

Measurement of three-dimensional temperature fields with interferometric tomography

Optical computerized tomography (OCT) technology is used to reconstruct the asymmetric three-dimensional temperature field generated by radiators and electronic chips. First, the OCT method is described. Second, the reconstructed results are tested by a double-cylinder radiator model. Finally, OCT is applied to reconstruction of the temperature field above the surface of a CPU. The air-temperature field above a CPU circuit can be imaged with an OCT system that reflects whether the heat production from different parts of the CPU is even; therefore possibly the technique can be used to determine whether the integrated-circuit design in the CPU is smart.     

套管结构对翅片管气化器结霜特性的影响

结霜会对不同类型气化器造成长效性能的衰减.为研究套管结构对强化传热与表面结霜效果的影响,本文搭建了实验台,在普通传热管内加装套管,以液氮为工质,根据不同套管内径(Φ6、Φ8、Φ10 mm)及入口流量,设计了12组实验工况进行研究,获得翅片管表面不同测点处温度、霜层厚度及翅片管出口流体温度等参数.结果表明:入口流量为2....     

Determination of surface heat-transfer coefficients of steel cylinder with phase transformation during gas quenching with high pressures

In numerical simulation of quenching process, the boundary conditions of temperature field and stress field are very important, in which the boundary conditions of temperature field are very complicated. In order to simulate the thermal strains, thermal stresses, residual stresses and microstructure of the steel during gas quenching by means of the numerical method, it is necessary to obtain an accurate boundary condition of temperature field. The surface heat-transfer coefficient is a key parameter. The explicit finite difference method, non-linear estimate method and the experimental relation between temperature and time during quenching have been used to solve the inverse problem of heat conduction. The relationships between surface temperature and surface heat-transfer coefficient of cylinder have been given. The non-linear surface heat-transfer coefficients include the coupled effects between phase transformation and temperature. In calculation, physical properties were treated as the function of temperature and volume fraction of constituent. The results obtained have been shown that this technique can determine effectual the surface heat-transfer coefficients during gas quenching.     

Free-Convective Heat Transfer from Cylindrical Surfaces with Transverse Sectional Finning

A mathematical model has been developed and numerical calculations of heat transfer have been performed for a horizontal heated cylindrical base with transverse sectional finning under the conditions of free-convective flow of an external heat-transfer agent. The effect of concurrent flows from lower fins on the heat transfer of upper fins has been studied. Local thermal characteristics of individual sectional fins on different portions of the cylindrical base and total heat fluxes removed by a finned surface have been determined. Results of the calculation have been compared to experimental data and satisfactory agreement of them has been obtained.     

Generalization of experimental data on heat-transfer crisis in pipes

The article presents generalized experimental data on heat-transfer crisis upon boiling in pipes with various types of intensifiers and without them, obtained by superposition of convective heat removal and mass transfer of liquid to the heating surface. For finned and corrugated pipes relationships are recommended that are suitable for use in calculations.     

结霜工况下空温式翅片管气化器传热试验研究

为深入掌握低温液体在空温式翅片管汽化器内的气化情况以及其与翅片管表面霜层生长的相互影响规律,以液氮为介质进行了低温液体在空温式翅片管气化器内的气化试验。通过热电偶和刻度带分别对翅片管上不同位置的温度和霜层厚度进行了测量,并分析了翅片管表面霜层的生长规律及翅片管内低温液体的流动特性。结果表明:气化器表面结霜过程受冷表面温度影响较大,冷表面温度越低,结霜速率越大,霜层越厚。结霜工况下的气化器工作状态分预冷和稳态两种工作状态。预冷工作状态低温液体进入气化器后迅速气化,其过程包含气液两相和单气相两个换热段。稳态工作状态低温液体在气化器内气化经历单液相、气液两相、单气相三个换热段,单液相段翅片管表面结霜最为严重,单气相段翅片管表面无霜晶形成。因此认为,可通过分状态分段设计空温式翅片管气化器从而减弱结霜对翅片管传热的影响,提高气化器换热效率。     

多联式热泵驱动热管复合供热装置的实验研究

本文提出多联式热泵驱动热管的新型供热循环方式。该方式的特征是采用空气源热泵直接驱动串联式热管散热器供热。为验证该供热方式可行性,本文基于额定功率为2.5 kW的压缩机和9台热管散热器搭建了实验台,在不同工况下进行测试。测试结果表明：新型供热装置启动速度较快,当室外温度为-10 ℃时,系统运行36 min时,热管散热器表面温度即可达到45 ℃。热管散热器温度均匀性好,除1#、9#散热器存在过冷、过热现象外,其余散热器之间温差约为1 ℃。同时系统传热温差小,并能在除霜工况下正常运行。     

翅片管式换热器表面结霜特性的数值分析和实验研究

换热器表面结霜会增加传热热阻和流动阻力，为了合理确定融霜周期，必须对其结霜特性做深入地了解。本文采用了数值求解方法预测了翅片管式换热器的结霜量和霜层密度的变化过程。翅片管结霜是一个瞬变问题，为了计算方便，将其简化为准稳态过程，即在时间步长内，认为该过程是稳定的，然后把所得的霜层厚度以及霜层的表面温度作为下一时间步长内传热传质的边界条件。在研究中考虑了霜层阻力引起风量下降这一因素，计算结果与翅片管式换热器结霜的实际工况相符。