液冷冷板流動(dòng)及傳熱特性的數(shù)值研究
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【摘要】:隨著電子元器件體積功率的劇增,自然冷卻及強(qiáng)迫風(fēng)冷的冷卻方式已難以滿(mǎn)足電子元器件熱設(shè)計(jì)的需要。越來(lái)越多的工程實(shí)例和研究都集中在強(qiáng)迫液冷的冷卻方式上,而冷板作為一種高效成熟的換熱設(shè)備也得到廣泛應(yīng)用,因此,液冷冷板冷卻方式在電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)上的應(yīng)用有著廣闊的前景。本文采用數(shù)值模擬仿真的方法,對(duì)冷板液流通道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并對(duì)其流動(dòng)和換熱性能進(jìn)行了分析研究。 首先,以直排型矩形翅片通道液冷冷板的熱分析模型為對(duì)象,通過(guò)改變邊界條件和流道幾何參數(shù)兩方面影響的單因素進(jìn)行溫度場(chǎng)分析,繪制出不同因素參數(shù)與芯片結(jié)溫的曲線;接著利用正交試驗(yàn)法,又進(jìn)行了液冷冷板多因素散熱性能的研究,并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析,得出了影響液冷冷板散熱的主要因素。其次,針對(duì)常規(guī)型及復(fù)雜型流道結(jié)構(gòu)形式,建立液冷冷板的熱仿真模型。在熱仿真分析軟件中通過(guò)對(duì)各種流道結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行流動(dòng)特性、壓力損失特性和換熱特性的對(duì)比分析,得出散熱性能較好的流道結(jié)構(gòu)形式。最后,針對(duì)工程實(shí)際中有源相控陣天線T/R組件體積小、數(shù)量多、內(nèi)部熱流密度大的特點(diǎn),采用強(qiáng)迫液冷的熱設(shè)計(jì)方案,建立一個(gè)橢圓形有源相控陣天線的模型,分析了該天線在不同熱邊界條件及流道結(jié)構(gòu)尺寸下的天線陣面溫度場(chǎng),使其滿(mǎn)足工程上所要求的天線最高溫度及溫差的限制條件。
【關(guān)鍵詞】:液冷冷板 流道設(shè)計(jì) 數(shù)值模擬 溫度場(chǎng) 換熱
【學(xué)位授予單位】:西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2012
【分類(lèi)號(hào)】:TK124
【目錄】:
- 摘要3-4
- Abstract4-7
- 第一章 緒論7-15
- 1.1 研究目的及意義7
- 1.2 冷板的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀7-9
- 1.2.1 冷板的國(guó)外研究現(xiàn)狀7-8
- 1.2.2 冷板的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀8-9
- 1.3 相控陣天線熱控制技術(shù)與研究現(xiàn)狀9-13
- 1.3.1 相控陣天線熱控制技術(shù)的國(guó)外研究現(xiàn)狀10-12
- 1.3.2 相控陣天線熱控制技術(shù)的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
- 1.4 本文主要工作13-15
- 第二章 電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)介紹15-25
- 2.1 熱傳遞方式15-18
- 2.1.1 熱傳導(dǎo)15-16
- 2.1.2 熱對(duì)流16-17
- 2.1.3 熱輻射17-18
- 2.2 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)控制方程18-19
- 2.3 電子設(shè)備熱控制方法19-22
- 2.4 熱分析軟件簡(jiǎn)介22-23
- 2.5 本章小結(jié)23-25
- 第三章 液冷冷板散熱影響因素分析25-43
- 3.1 液冷系統(tǒng)介紹25-26
- 3.2 液冷冷板概述26-28
- 3.3 單因素散熱性能研究28-37
- 3.3.1 改變邊界條件的影響分析28-34
- 3.3.2 改變流道幾何參數(shù)的影響分析34-37
- 3.4 多因素散熱性能研究37-42
- 3.4.1 正交試驗(yàn)介紹37-38
- 3.4.2 正交試驗(yàn)指標(biāo)、因素、水平的確定38-39
- 3.4.3 正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算39-41
- 3.4.4 極差分析41-42
- 3.5 本章小結(jié)42-43
- 第四章 液冷冷板流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及數(shù)值仿真研究43-59
- 4.1 引言43
- 4.2 常見(jiàn)流道結(jié)構(gòu)形式43-49
- 4.2.1 流道分析43-44
- 4.2.2 模型建立及邊界設(shè)置44-45
- 4.2.3 計(jì)算結(jié)果分析45-46
- 4.2.4 仿真結(jié)果對(duì)比分析46-49
- 4.2.5 小結(jié)49
- 4.3 復(fù)雜流道結(jié)構(gòu)形式49-57
- 4.3.1 流道分析49-52
- 4.3.2 模型建立及邊界設(shè)置52
- 4.3.3 仿真結(jié)果對(duì)比分析52-57
- 4.3.4 小結(jié)57
- 4.4 本章小結(jié)57-59
- 第五章 橢圓形相控陣天線液冷冷板熱設(shè)計(jì)與仿真分析59-67
- 5.1 橢圓形相控陣天線模型建立與簡(jiǎn)化59-60
- 5.2 橢圓形相控陣天線熱設(shè)計(jì)與仿真分析60-63
- 5.2.1 熱設(shè)計(jì)溫度要求60
- 5.2.2 散熱方案確定60-61
- 5.2.3 溫度場(chǎng)分析61-63
- 5.3 橢圓形相控陣天線溫度場(chǎng)優(yōu)化分析63-66
- 5.3.1 不同流體流速條件下橢圓形相控陣天線的溫度場(chǎng)分析63-64
- 5.3.2 不同流體溫度條件下橢圓形相控陣天線的溫度場(chǎng)分析64-65
- 5.3.3 不同流道寬度條件下橢圓形相控陣天線的溫度場(chǎng)分析65-66
- 5.4 本章小結(jié)66-67
- 第六章 總結(jié)與展望67-69
- 6.1 工作總結(jié)67
- 6.2 研究展望67-69
- 致謝69-71
- 參考文獻(xiàn)71-74
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