气冷冷板翅片数值模拟等效模型热设计硕士论文

1、电子机箱气冷冷板的传热特性研究【关键词】 气冷冷板; 翅片; 数值模拟; 等效模型; 热设计; 【英文关键词】 Air Cold Plate; Fin; Numerical Simulation; Equivalent Model; Thermal Design; 【中文摘要】 气冷冷板由于高效的换热性能以及紧凑的结构,已成为电子设备中一种很重要的散热器,使得近年来对于冷板的研究越来越多。以往国内外对冷板翅片的研究多以理论和实验为主,并通过大量的对比分析计算得出各种翅片的性能参数。现阶段,随着计算流体力学的应用日益广泛和深入,特别是对于各种实际问题的模拟计算,利用计算机数值模拟软件将会更快速、

2、更直观地得到计算结果,使得仿真软件成为工程设计和研究的重要工具之一。因此,本文以三类不同翅片结构的气冷冷板作为研究对象,通过数值模拟仿真的方法,对其换热及流动的过程进行了分析研究。 首先对矩形翅片冷板的传热和流动特性进行了数值模拟研究,得到预测冷板的传热及阻力性能的试验关联式,并对计算结果进行极差分析,获得冷板结构尺寸对换热特性的影响规律。其次对某电子设备机箱上的直排翅片冷板进行热特性的研究,并提出在仿真软件中建立等效模型代替冷板进行分析的方法。通过将等效的结果与冷板模型进行对比,证明了等效模型能够代替冷板进行热设计并且计算用时短。最后,在某雷达发射机散热通道内的热设计中,对冷板散热翅片进行结

3、构优化分析,通过数值仿真方法确定出冷板翅片的最优结构尺寸。 【英文摘要】 Air cold plate because of the high heat transfer performance and compact structure, has became a very important radiator in electronic equipment, and make more and more the research for it in the recent years. Previously, the research of fin of air cold plate is

4、mainly theoretical and experimental at home and abroad, by calculating performance parameters of various fins with a large number of comparative analyses. At present, with the computational fluid dynamics are applied widely and deeply, especially fo.摘要 3-4 Abstract 4 第一章 绪论 7-15 1.1 引言 7 1.2 电子设备及仪器

5、的热控制技术 7-10 1.3 国内外冷板研究现状 10-11 1.4 研究方法及内容 11-15 1.4.1 本文主要研究方法 11-12 1.4.2 本文主要工作 12-15 第二章 冷板传热基础理论及其结构 15-23 2.1 热分析传热理论基础 15-18 2.1.1 热传导 15-16 2.1.2 热对流 16-17 2.1.3 热辐射 17-18 2.1.4 热传导的三类边界条件 18 2.2 冷板结构尺寸特性 18-21 2.2.1 冷板基本结构 18-19 2.2.2 冷板翅片结构形式 19-21 2.3 本章小结 21-23 第三章 矩形错列翅片冷板表面换热及阻力特性数值分析

6、 23-37 3.1 引言 23 3.2 矩形错列翅片冷板的物理模型 23-25 3.2.1 矩形错列翅片冷板结构及工作原理 23-24 3.2.2 矩形错列翅片换热及流动阻力的研究 24-25 3.3 矩形错列翅片冷板传热及阻力数值模拟分析 25-28 3.4 矩形错列翅片冷板传热及阻力关联式的拟合 28-32 3.4.1 传热因子j 和摩擦因子f 的理论求解 28-29 3.4.2 回归分析 29-32 3.5 矩形错列翅片冷板传热及阻力特性分析 32-35 3.6 本章小结 35-37 第四章 直排型翅片冷板等效模型的热仿真分析 37-49 4.1 引言 37 4.2 冷板热特性及其等效

7、模型 37-43 4.2.1 冷板实体模型 37-38 4.2.2 冷板热特性的研究 38-42 4.2.3 冷板等效模型的建立 42-43 4.3 仿真计算结果分析 43-47 4.4 本章小结 47-49 第五章 某雷达发射机强迫风冷热设计与仿真分析 49-65 5.1 引言 49 5.2 电子设备强迫风冷热设计 49-51 5.2.1 强迫空气冷却的基本热设计 49-50 5.2.2 强迫风冷设计的主要过程 50-51 5.3 某雷达发射机热仿真分析 51-56 5.3.1 问题描述 51 5.3.2 建立几何模型 51-53 5.3.3 模型特征设定和网格划分 53-54 5.3.4 计算结果分析 54-56 5.4 热仿真结构优化的分析 56-63 5.4.1 翅片数目对芯片温度的影响 57-59 5.4.2 翅片高度对芯片温