電子器件散熱器的數(shù)值模擬及優(yōu)化研究.pdf

1、水冷散熱器由于具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為電子設(shè)備使用最廣泛的散熱設(shè)備，因此，對水冷散熱器進(jìn)行深入研究和開發(fā)具有重要意義。本文借助于 COMSOL Multiphysics平臺，對兩種水冷散熱器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)：一種適用于冷卻小功率電子器件的平行通道散熱器和一種適用于冷卻大功率電子器件的分形交錯(cuò)流道散熱器。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　?、沤⒘松崞鞯臒崃鞴恬詈先S穩(wěn)態(tài)傳熱模型，采用Nelder-Mead優(yōu)化算法對平行通道散熱

2、器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化得到的結(jié)構(gòu)尺寸為：通道個(gè)數(shù)N=13、槽寬Wc=0.23mm、通道高寬比n=7.5、基底厚度H1=0.34mm。在所研究的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，優(yōu)化后散熱器的最高溫度比優(yōu)化前降低了4K左右。
　?、平柚贛ATLAB程序，開發(fā)設(shè)計(jì)出了一種適用于冷卻大功率電子器件的分形交錯(cuò)流道散熱器。同平直翅片相比，分形翅片的散熱性能更好，消耗的泵功更少，當(dāng)熱流密度在4.5×105 W/m2-7×105W/m2范圍內(nèi)時(shí)，分形翅片

3、的努塞爾數(shù)提高了0.71％-0.89%，壓降降低了2.34%-3.49%，在等流量和等泵功的條件下，綜合性能分別提高了3.31%-4.35%和1.09%-1.43%。
　?、遣捎肂P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立了一種分形翅片傳熱與流動性能的預(yù)測模型，預(yù)測和分析了雷諾數(shù)、翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)（厚度、間距、高度、長度）和分形次數(shù)這幾個(gè)因素對分形翅片流動散熱性能的影響，最后得出：為了使分形翅片發(fā)揮出最佳的綜合性能，建議選用翅片厚度較薄、低階翅片之間的間距較大

4、、高階翅片之間的間距較小、高度較低、長度適中的二次分形翅片。
　?、冉⒘朔中谓诲e(cuò)流道散熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化模型，以散熱器等流量下的換熱量最大為目標(biāo)函數(shù)，對低階翅片之間的間距Wd=4mm，翅片長度Ls=2mm，分形次數(shù)為2的散熱器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),得到的最佳翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)組合是：翅片厚度Ws=0.082mm，高階翅片之間的間距Wx=0.133mm，翅片高度Hc=0.57mm。當(dāng)雷諾數(shù)在300-1000的范圍內(nèi)時(shí)，同優(yōu)化前相比，優(yōu)化后翅片的