葉脈仿生分形型均熱板的優(yōu)化設計及其傳熱性能研究
發(fā)布時間：2021-07-06 16:31
隨著半導體電子器件發(fā)展的越來越迅速,高熱流密度設備的散熱問題也日益突出。均熱板作為一個高效的散熱技術,因其工作時無需外界能源,沒有運動的機械部件,也沒有噪聲,設計極為簡單,又非常有效,所傳輸?shù)臒崃恳热魏螌嵭牡慕饘賹w高幾百倍。同時由于均熱板內(nèi)部多變的結構,影響其傳熱性能的因素眾多,且內(nèi)部相變傳熱機理十分復雜,隨著均熱板朝著超薄化,小型化的趨勢發(fā)展,這些待研究的問題變得越來越重要。本文設計了一種均熱板,其內(nèi)部吸液芯結構是由自然界中葉脈結構作為藍本開發(fā)而成。首先探討了均熱板散熱技術的研究背景,并從均熱板結構設計、數(shù)值模擬和性能研究來探討了國內(nèi)外研究進展。利用Hagen-Poiseuille方程和分形幾何的基本理論初步分析了其仿生葉脈結構。利用FLUENT仿真軟件葉脈分形結構吸液芯進行流動狀態(tài)模擬,得到流體在其槽道內(nèi)部的速度云圖和壓力云圖。最后探討了樣品加工工藝問題,并通過實驗得到了不同分形級數(shù)、不同分形角度和不同充液率的均熱板在不同加熱功率下的溫度分布規(guī)律。并將應用了葉脈分形結構的均熱板和沒有應用葉脈分形結構的均熱板傳熱性能進行對比分析。主要的結論如下:（1）通過理論計算得到流阻最優(yōu)時結...
【文章來源】：廣東工業(yè)大學廣東省
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
均熱板應用(a)GPU(b)CPU
(a) (b)圖 1-1 均熱板應用 (a)GPU (b)CPUFig1-1 Vapor chamber applications (a)GPU (b)CPU.均熱板工作原理均熱板是一種異型熱管，其主要由三個部分構成，即均熱板殼體、毛細吸汽腔。其中殼體部分分為上下兩個區(qū)域，上板為冷凝區(qū)，一般與冷卻裝置下板為蒸發(fā)區(qū)，一般與熱源部分相接觸如圖 1-2 所示。其中毛細吸液芯是熱板腔體內(nèi)壁的，腔體內(nèi)部的壓力是工質(zhì)在特定溫度下的飽和蒸汽壓，熱傳遞給蒸發(fā)區(qū)的工質(zhì)，使工質(zhì)通過蒸發(fā)將熱量經(jīng)過蒸發(fā)腔傳遞到冷凝端，端的冷卻裝置將熱量帶走，蒸汽冷凝以后被吸液芯泵送回流到蒸發(fā)端[11]。
均熱板的傳熱性能相對于乙醇來說會有提高。Hwang 等[16~18]研究了將粉末覆蓋實體支撐型結構、柱狀陣列型結構、輻射種新型燒結式結構作為均熱板蒸發(fā)端吸液芯。通過實驗研究對比結果顯示型燒結式結構能通過小蒸發(fā)端的壁厚，進而減小整個均熱板的熱阻。Kikuchi 等[19]在電-水動力平板熱管上進行了實驗。熱管長度為 100cm，寬m，采用三個電極。氟利昂 11 和 113 分別作為工作流體使用，發(fā)現(xiàn)氟利昂 1板傳熱性能上優(yōu)于氟利昂 113，傳熱能力達到 150W。Wong 等[20]提出了一種新型的均熱板，該新型的均熱板的吸液芯是一整塊形的槽道板，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)均熱板的銅粉燒結的吸液芯。由于具有此種結能夠在波紋形槽道內(nèi)進行流動，并且也可以為整個均熱板作為支撐柱的作凝端，波紋形結構還能將整個冷凝端表面積擴大，同時縮短液體回流的路 1-3 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于大數(shù)據(jù)技術的數(shù)據(jù)中心建設規(guī)劃[J]. 王露,莊青. 信息化研究. 2017(02)
[2]錐形毛細芯平板熱管傳熱特性研究[J]. 李紅傳,紀獻兵,鄭曉歡,楊臥龍,徐進良. 機械工程學報. 2015(24)
[3]大數(shù)據(jù)背景下中科院科研管理數(shù)據(jù)中心建設探討[J]. 杜義華. 計算機系統(tǒng)應用. 2015(01)
[4]新型微槽道平板熱管的實驗研究[J]. 王晨,劉中良,張廣孟,張明. 工程熱物理學報. 2013(04)
[5]超輕多孔泡沫金屬平板熱管的傳熱性能研究[J]. 紀獻兵,徐進良,Abanda Aime Marthial,薛強. 中國電機工程學報. 2013(02)
[6]相變傳熱微通道技術的研究進展[J]. 王輝,湯勇,余建軍. 機械工程學報. 2010(24)
[7]樹型微通道網(wǎng)絡芯片熱沉的試驗研究[J]. 洪芳軍,鄭平,常歐亮,吳晟. 上海交通大學學報. 2009(10)
[8]鋸齒型微通道內(nèi)流流場的微尺度粒子圖像測量[J]. 王元,金文,何文博. 西安交通大學學報. 2009(09)
[9]單相液體微槽散熱研究進展[J]. 席有民,余建祖,高紅霞,曹學偉. 制冷學報. 2008(04)
[10]微型多槽道平板熱管傳熱特性分析及最大傳熱量預測[J]. 劉曉為,辛欣,霍明學,徐磊. 傳感技術學報. 2007(09)
博士論文
[1]樹狀分形分叉網(wǎng)絡的輸運特性[D]. 徐鵬.華中科技大學 2008
碩士論文
[1]多支撐柱型均熱板結構數(shù)值分析與設計[D]. 廖火生.華南理工大學 2014
本文編號：3268581
【文章來源】：廣東工業(yè)大學廣東省
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
均熱板應用(a)GPU(b)CPU
(a) (b)圖 1-1 均熱板應用 (a)GPU (b)CPUFig1-1 Vapor chamber applications (a)GPU (b)CPU.均熱板工作原理均熱板是一種異型熱管，其主要由三個部分構成，即均熱板殼體、毛細吸汽腔。其中殼體部分分為上下兩個區(qū)域，上板為冷凝區(qū)，一般與冷卻裝置下板為蒸發(fā)區(qū)，一般與熱源部分相接觸如圖 1-2 所示。其中毛細吸液芯是熱板腔體內(nèi)壁的，腔體內(nèi)部的壓力是工質(zhì)在特定溫度下的飽和蒸汽壓，熱傳遞給蒸發(fā)區(qū)的工質(zhì)，使工質(zhì)通過蒸發(fā)將熱量經(jīng)過蒸發(fā)腔傳遞到冷凝端，端的冷卻裝置將熱量帶走，蒸汽冷凝以后被吸液芯泵送回流到蒸發(fā)端[11]。
均熱板的傳熱性能相對于乙醇來說會有提高。Hwang 等[16~18]研究了將粉末覆蓋實體支撐型結構、柱狀陣列型結構、輻射種新型燒結式結構作為均熱板蒸發(fā)端吸液芯。通過實驗研究對比結果顯示型燒結式結構能通過小蒸發(fā)端的壁厚，進而減小整個均熱板的熱阻。Kikuchi 等[19]在電-水動力平板熱管上進行了實驗。熱管長度為 100cm，寬m，采用三個電極。氟利昂 11 和 113 分別作為工作流體使用，發(fā)現(xiàn)氟利昂 1板傳熱性能上優(yōu)于氟利昂 113，傳熱能力達到 150W。Wong 等[20]提出了一種新型的均熱板，該新型的均熱板的吸液芯是一整塊形的槽道板，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)均熱板的銅粉燒結的吸液芯。由于具有此種結能夠在波紋形槽道內(nèi)進行流動，并且也可以為整個均熱板作為支撐柱的作凝端，波紋形結構還能將整個冷凝端表面積擴大，同時縮短液體回流的路 1-3 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于大數(shù)據(jù)技術的數(shù)據(jù)中心建設規(guī)劃[J]. 王露,莊青. 信息化研究. 2017(02)
[2]錐形毛細芯平板熱管傳熱特性研究[J]. 李紅傳,紀獻兵,鄭曉歡,楊臥龍,徐進良. 機械工程學報. 2015(24)
[3]大數(shù)據(jù)背景下中科院科研管理數(shù)據(jù)中心建設探討[J]. 杜義華. 計算機系統(tǒng)應用. 2015(01)
[4]新型微槽道平板熱管的實驗研究[J]. 王晨,劉中良,張廣孟,張明. 工程熱物理學報. 2013(04)
[5]超輕多孔泡沫金屬平板熱管的傳熱性能研究[J]. 紀獻兵,徐進良,Abanda Aime Marthial,薛強. 中國電機工程學報. 2013(02)
[6]相變傳熱微通道技術的研究進展[J]. 王輝,湯勇,余建軍. 機械工程學報. 2010(24)
[7]樹型微通道網(wǎng)絡芯片熱沉的試驗研究[J]. 洪芳軍,鄭平,常歐亮,吳晟. 上海交通大學學報. 2009(10)
[8]鋸齒型微通道內(nèi)流流場的微尺度粒子圖像測量[J]. 王元,金文,何文博. 西安交通大學學報. 2009(09)
[9]單相液體微槽散熱研究進展[J]. 席有民,余建祖,高紅霞,曹學偉. 制冷學報. 2008(04)
[10]微型多槽道平板熱管傳熱特性分析及最大傳熱量預測[J]. 劉曉為,辛欣,霍明學,徐磊. 傳感技術學報. 2007(09)
博士論文
[1]樹狀分形分叉網(wǎng)絡的輸運特性[D]. 徐鵬.華中科技大學 2008
碩士論文
[1]多支撐柱型均熱板結構數(shù)值分析與設計[D]. 廖火生.華南理工大學 2014
本文編號：3268581
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