【摘要】：近年來,隨著電子元器件的高集成與高性能的發(fā)展趨勢,電子器件的發(fā)熱功率越來越高,因此對換熱器的散熱能力作出了更高的要求。肋片換熱器作為結(jié)構(gòu)最簡單的換熱器類型,被廣泛地應(yīng)用于各種場合。為了更好地發(fā)揮肋片熱沉的優(yōu)勢,許多學者一直致力于通過優(yōu)化肋片熱沉的結(jié)構(gòu)尺寸來優(yōu)化其換熱能力。但是換熱器的換熱能力并不是越高越好,因為換熱能力的提升一般伴隨著換熱器流阻的增加,這會增加驅(qū)動換熱工質(zhì)流動所需的能量,導(dǎo)致?lián)Q熱器的整體經(jīng)濟性能降低,因此流阻也是評價換熱器綜合性能的一個重要參數(shù)。CFD(計算流體動力學)工具作為一種經(jīng)濟、省時、可信度較高的預(yù)測工具,被越來越普遍地應(yīng)用到換熱器的優(yōu)化過程中。本文結(jié)合實驗與CFD模擬的方法,研究了頂部空隙的存在對以水為流動工質(zhì)的平板肋片熱沉的換熱與壓降性能的影響,以及產(chǎn)生這種影響的內(nèi)在機理與規(guī)律,為以后的平板肋片熱沉優(yōu)化設(shè)計提供參考。本文的主要研究工作與結(jié)論有:(1)頂部空隙的存在會導(dǎo)致流入肋間流道的水,在流動過程中,一部分進入流動阻力較小的肋頂通道,不參與對流換熱,因此會導(dǎo)致平板肋片熱沉換熱性能與整體壓降的降低,這是兩個互相對立的影響;(2)研究了頂部空隙的存在對平板肋片熱沉換熱與壓降的具體影響,并定量研究了這個影響與肋片高度、肋間距以及體積流量之間的聯(lián)系;(3)在本文的研究對象范圍內(nèi),頂部空隙的存在總是有利的,因為壓降的降低幅度始終大于換熱能力的損失,也就是說頂部空隙的存在能在損失小部分換熱能力的同時大幅度降低熱沉壓降;(4)文章最后在前人的研究基礎(chǔ)上,修正了Nu數(shù)的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式,通過對比,證明修正后的關(guān)聯(lián)式能相對準確地預(yù)測熱沉的平均Nu數(shù)。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN03
【圖文】：

圖 1.1 Intel 處理器與摩爾定律[1]Figure 1.1 Intel processor and Moore’s Law使元器件承受過量的熱膨脹應(yīng)力而導(dǎo)致熱失數(shù)據(jù)研究統(tǒng)計，超過 55％的電子設(shè)備失效是升高，元器件的失效率呈指數(shù)增加[6]，單個半靠性將降低 50%[7]。因此，為了保證電子元必須保證電子器件的溫度處于允許工作溫度要求越來越高。熱設(shè)計是一個伴隨著電子元計熱沉結(jié)構(gòu)，充分利用不同換熱形式的優(yōu)勢的，一直是換熱器研究的重點研究內(nèi)容。熱熱對流以及熱輻射，因此電子器件的散熱也，通常情況下，由于電子元器件的溫度不會徑，熱設(shè)計的主要關(guān)注研究點在對流與導(dǎo)熱據(jù)電子器件散熱需求的大小以及空間的限制

圖 1.2 強制風冷肋片散熱器Figure 1.2 Scheme of forced air cooling fin heat sink器與熱源 CPU 直接接觸，通過熱傳導(dǎo)將 CPU 運行過程，肋片中的熱量一方面通過熱輻射向周圍環(huán)境散熱，風扇驅(qū)動，流經(jīng)肋片散熱器，與肋片之間通過對流換PU 因為熱量的積累導(dǎo)致運行溫度過高而失效。根據(jù)牛途徑主要有兩種：一是增加有效換熱面積，二是增加器而言，由于散熱空間的限制，因此換熱面積并不能換熱面積下對肋片換熱器的換熱性能進行優(yōu)化。，許多研究工作者都致力于肋片換熱器的優(yōu)化，其中熱器的換熱工質(zhì)，如使用納米流體等[8], 納米流體是指散到水、醇、油等傳統(tǒng)換熱介質(zhì)中，制備成均勻、穩(wěn)，由于納米流體中摻雜了高導(dǎo)熱系數(shù)的納米顆粒，因

圖 1.3 插入四面體肋的平板肋片換熱器[9]Figure 1.3 Schematic diagram of PFHS with ribs器的肋片形狀，如采用針型肋片，三角形同會導(dǎo)致散熱器中換熱工質(zhì)流動狀態(tài)的改熱性能；的結(jié)構(gòu)參數(shù)。肋片散熱器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過研究散熱器各結(jié)構(gòu)參數(shù)對換熱器性最小化肋片散熱器的整體熱阻，達到強化熱器。1981 年，Tuckerman 等[10]首次提比常規(guī)通道具有非常大的表面積與體積比熱方面具有非常顯著的優(yōu)勢。是衡量肋片散熱器好壞的一個重要標準，降過大，會導(dǎo)致驅(qū)動換熱工質(zhì)流動的能量上述的肋片換熱器優(yōu)化途徑中，使用納米

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

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相關(guān)碩士學位論文 前1條

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本文編號：2805973