朱丽[1]2002年在《微管道散热器的制造及应用技术研究》文中提出微管道用于电子芯片的冷却已引起极大的关注，相应地对微管道的制造方法及传热分析的需求也与日俱增。本文首先针对微管道的制造问题，介绍了一种快速成型工艺——微立体光刻工艺。由于快速成型领域事实上的数据交换标准STL文件格式在其文件大小与精度之间存在着矛盾，从而影响了其加工分辨率，为此本文实现了一种最优双圆弧拟合技术来提高微立体光刻装置的加工分辨率。在对微管道散热器进行传热分析时，本文利用有限元法在微管道底壁热量任意分布的情况下，计算了微管道的壁面温度和流体温度分布，最终得到了总热阻值。论文最后介绍了一种分形微管道网络，在给出其构造过程的基础上，利用有限元法将其传热能力、所需泵送功率与平行微管道网络进行了比较。
杨朝初, 毕勤成, 陈听宽, 董涛[2]2003年在《微管道散热器换热性能的有限元分析》文中指出利用伽辽金有限元公式计算了微管道散热器中的管道表面温度分布、流体温度分布及流动阻力系数和换热系数等。与现有的分析方法对比发现 ,利用有限元方法可对热负荷任意分布工况下的微管道散热器进行传热性能分析 ,而且使用范围比现行的大型 CFD软件更广 ,也可用于分析微管道散热器的几何参数对散热器传热性能的影响。
秦杰[3]2012年在《仿生微流道散热器结构优化及流动散热特性研究》文中研究说明电子元器件集成度不断提高，相应使得电子元器件内部功率密度不断突破新高，使得电子元器件发热量越来越大，影响了电子元器件的工作寿命。针对越来越突出的电子元器件散热问题，设计专门的散热器，通过高效的散热措施给电子元器件主动降温，有效改善工作环境，延长电子元器件寿命是最有效的解决措施。液冷散热器作为散热器的一种以其高效的特点被广泛研究和关注。这种散热器使冷却液通过遍布热源区域的微流道进行热交换。这种使流体通过微管道与外界进行能量交换的体系结构在自然界中广泛存在，并且经过进化的选择，是较为理想的结构，值得液冷散热系统研究和借鉴。通过观测鳞翅目昆虫翅脉及树叶叶脉，测量了昆虫翅脉和树叶叶脉的各级微管道直径比和分支夹角等特征参数，得到这些特征参数的统计规律。依据Hagen-Poiseuille定律对微流道的优化局部特征参数关系进行了推导和验证。通过理论分析与观测数据的对比确定了仿生微流道尺寸参数的设计方法，并根据该设计方法设计了两种仿生微流道结构。使用流体力学有限元分析软件（FLO EFD.Lab10.0）对仿生微流道结构进行进行热分析，根据分析结果优化了仿生微流道结构，提升了微流道的散热性能。将两种优化后的仿生微流道热分析结果与传统平行微流道及自相似分形微流道热分析就散热及冷却液流动特性进行对比分析，验证较优仿生微流道具有比对比微流道结构更好的冷却液流动效率和散热性能。最后，对模型进行了实际加工并选用传感器和其它组件搭建实验平台，对仿真分析的四种微流道模型进行了初步实验，通过实验数据的对比分析，验证了两种仿生微流道模型的冷却液流动效率分别比用于对比的自相似分形微流道和平行微流道高。
陈运生, 董涛, 杨朝初, 毕勤成, 翟立奎[4]2003年在《芯片冷却用分形微管道散热器内的压降与传热》文中提出受到哺乳动物消化系统和血液循环系统中物质运输与分配网络所具有的分形特征启发 ,文中设计、加工出了一种电子芯片冷却用的硅制分形微管道网络散热器 .在给出分形微管道网络构造过程的基础上 ,探讨了分形微管道网络内部微流体的换热与压力降特性 .针对利用多路感应耦合等离子蚀刻工艺制造出的硅制分形微管道网络散热器 ,理论计算所得结论与流动与传热实验数据均证明 :当热传递面积、温差、努谢尔特数均相同的情况下 ,分形微管道网络散热器比传统的平行微管道阵列散热器具有更高的热传递效率 ;而在具有相同流速、热传递率的要求下 ,分形微管道网络散热器所需的泵送功率远低于平行微管道阵列散热器所需的泵送功率 ;分形维数越高 ,分形微管道网络散热器的热传递效率将越高 ,且所需的泵送功率将越低 .
刘用鹿[5]2010年在《高效微小通道热沉散热系统设计及其实验研究》文中提出微通道热沉由于结构紧凑,比表面积大,换热能力强,易于集成和工作安全可靠等优点,使其成为高热流密度电子器件散热和飞行器热控领域的有效装置。本文综合介绍和分析了微小通道热沉散热系统的工作原理及其特性,针对几种不同结构的微小通道热沉散热系统进行了一系列实验和理论研究。本文针对不同的应用空间场合,设计了微小通道热沉散热系统整体方案和系统各部件结构型式。采用机械加工方式设计和加工了矩形平行直列通道和交错肋片扰流通道结构热沉,实验研究了其在不同结构型式和加热功率下的系统运行特性。实验和数值模拟对比分析表明交错肋片布置结构中由于交错肋对流体的不断扰动,抑制了边界层沿流动方向的充分发展,从而增强了换热效果,较矩形直列热沉结构具有更好的散热性能,其平均换热能力提高了19.4%以上,但在每列的交错肋片的前后端处有流动涡形成,带来了阻力增大的问题。此外,从场协同的角度出发分析了交错肋片结构强化传热和流动阻力增加的机理。流体沿其流动方向在每个肋片的前后端都受到新的扰动,在这些位置上热流和速度矢量之间的β协同角呈周期性地变化,其数值远小于矩形直列通道的场协同角β大小,提高了对流换热强度。但在流体扰动的同时,带来了阻力增加的问题,其速度矢量和速度梯度矢量之间的α协同角较平行直流通道要大。综合考虑两种结构的传热和流动情况,引入温度梯度矢量(?)T和速度梯度矢量(?)υ之间的γ协同角关系,显示交错肋片结构具有相对较优的综合性能。结合增大微小通道散热器比表面积和削弱热边界层发展以强化传热的目的,本文设计了一种新型多层交错蜂窝板迭合微小通道热沉结构。采用光化学刻蚀方法加工的蜂窝微小通道板通过层层迭加的方式,在热沉内部形成微肋交错扰动的流体通道。该方法通过层迭方式在有限的封装空间内形成较单层流道更大的比表面积,构建了交错扰流的叁维立体结构,解决了整体加工难度大及制造成本高等问题。针对该新型结构微小通道热沉设计,在不同流量,不同加热功率,不同工质,不同热沉设计尺寸等实验情况下对其散热系统进行了性能测试实验,对影响该系统性能的因素进行了分析和讨论。实验发现流量对系统性能影响很大,为得到较大的系统流量,在微泵泵功受限的情况下,必须对系统结构进行优化以减少系统阻力,为此改进了系统结构方案,采用了系统管路与微泵管路大小匹配,加大热沉进出口管径,设置热沉多进出口布置等方式进行系统减阻,并对此做了对比实验。单进单出热沉进出口管尺寸为φ4mm的热沉结构较进出管尺寸为φ2mm的热沉结构,在同样加热140W情况下,基板壁面温度下降了14.9℃。实验发现工质对系统的运行特性也有一定的影响,本文实验对比了多层交错蜂窝板迭合微小通道热沉结构分别以水和无水乙醇为工质的运行特性,由于水的比热容较大,其系统性能较无水乙醇系统要好。通过将多层交错蜂窝板迭合微小通道热沉结构抽象成多孔介质模型,利用修正的达西方程和双能量方程模型对其进行了整体模拟和性能分析,数值计算结果和实验结果相一致。并针对各种不同的进出口布置方式,对热沉基板温度分布和压降情况进行了对比分析。分析结果指出多进出口设计方式在一定流量条件下由于减小了内部流速,从而降低了热沉压降,其流动与换热的综合效果较好。而交叉进出布置方式由于流体从距离较近的出口直接流出,减少了流动距离,其进出口压差最小,但中心区域由于流量的减少出现了局部高温情况。该数值模型为系统的设计和优化提供了指导,为微小通道热沉散热系统的应用奠定了基础。
刘莹莹[6]2008年在《网络化微通道散热器的设计仿真与温度控制》文中提出随着电子芯片主频不断提高及其组装尺寸的逐步小型化,以及多芯片高密度组装和多核芯片的发展趋势,芯片工作产生的巨大热量已成为制约电子设备热可靠性提高的瓶颈。因此,研究体积小、换热效率高,并可将立体组装内部热量带出的换热器具有广阔的应用前景。本文在此背景下,提出了一种新型的网络式微通道散热器结构;并以微流体的流动和对流换热理论为基础,运用网络拓扑关联矩阵,建立了该散热器的流量平衡方程和热量平衡方程的矩阵表达模型;仿真计算得到系统每条管道两端的压差和管道连接点处的温度分布;通过大量实验,发现系统两端进出口压差和出口温度的实验结果与仿真计算吻合较好,证实了网络化建模方法的可行性,可作为大规模、分布式、小体积网络换热器设计的理论指导。最后,将本文提出的散热器应用于天线面板,针对其温度分布的特点,设计了相应的网络式连接方式,并应用模糊控制理论实现系统温度控制。
李玉强[7]2011年在《新型大功率LED路灯散热性能智能预测研究》文中研究说明近年来,随着LED器件的密集化和小型化,单位容积器件的发热量迅速增大,对装置的可靠性造成了极大威胁。研究表明,当温度超过一定值时,LED器件的失效率将呈指数规律上升。因此,如何提高散热性能是大功率LED路灯实现产业化亟待解决的关键技术之一。为此,各个产家和研发机构都采取了不同散热方式来解决,但总存在着热沉级数过多、热阻过大的问题。本论文将振荡热管应用于散热器上,并对其结构进行优化,将优化后的散热器安装在LED基板上,在实验台架上测试散热效果,采集温度信号,同时利用人工智能技术对大功率LED路灯温度信号进行了预测,对其散热性能进行评价,本文所作的主要工作如下：1)采用灰色关联分析方法对实验测得的铜-水闭合回路振荡热管传热性能与充液率、倾斜角、热量输入,弯道数目,热管内径的相互关系进行关联分析处理,确定了影响因子之间的主次关系,进而根据影响传热功率的主要因子和散热器底座的尺寸选取传热性能最好的振荡热管。2)运用多场协同原理,通过在Fluent软件中进行仿真计算分析,对翅片热管透气孔复合散热器结构进行优化,取优化后的翅片热管透气孔复合散热器与其他四种典型的散热器对比场协同效果。3)建立大功率LED路灯温度信号采集的实验系统,并且将所采集到的数据信号进行了去噪声处理,具体使用的是经验模态分解和Hilbert结合方法去噪。4)利用支持向量机和神经网络建立大功率LED路灯温度信号时间序列预测模型,并用遗传算法优化支持向量机参数,以提高预测模型的精度,通过比较,得到遗传优化支持向量机算法的预测精度最佳。
张雪粉[8]2007年在《大功率LED散热研究及散热器设计》文中进行了进一步梳理大功率白光LED是一种新型半导体固体光源,具有安全可靠性强、耗电量少、发光效率高、适用性强、稳定性好、响应时间短、颜色可变化、有利于环保等优点。其性能正不断完善,已经进入实用阶段。但是,随着LED功率的增大,LED芯片散发的热量越来越多,LED的散热问题越来越突出。本文的目的是研究大功率白光LED的散热问题,并为其设计散热器,解决芯片功率不断增大带来的散热问题。本文为大功率白光LED芯片及芯片组设计了多种型式的散热器,用CFD软件Fluent模拟计算了芯片及散热器的温度场分布,并通过试验对数值模拟的结果进行验证。分析了散热器结构、粘接材料、散热器材料、环境温度等因素对芯片结温及热阻的影响。结果表明,为单芯片LED设计的几种散热器,散热片的方向垂直于基板比散热片的方向平行于基板具有更好的散热效果,增加散热片数量,增大了散热面积,有利于降低芯片结温。为12芯片LED设计的Pb系列散热器,最适宜的热沉厚度和最适宜的肋片厚度分别为2mm和0.5mm,Cp系列散热器最适宜的内圆柱直径为7mm,Yp系列散热器最适宜的内圆柱直径和最适宜的肋片间距分别为10mm和1.5mm。增加各种散热器的肋片数,增大Pb系列和Cp系列散热器的高度,增大Cp系列散热器的外圆柱直径,增大Yp系列散热器的肋片直径,都增大了散热器的面积,芯片结温和热阻显着降低。结果表明,使用相同的散热器,粘接材料的导热率越大,厚度越薄,芯片结温越低,热阻越小。粘接材料的导热率大于5W/(m·℃)时,增大其导热率对芯片结温和热阻影响不大。散热器材料导热率较小时,芯片结温及热阻随散热器材料导热率的增大而急剧减小,导热率增大到250W/(m·℃)时,随散热器材料导热率的增大,芯片结温及热阻减小的幅度减缓。芯片结温随环境温度的升高线性升高,热阻不受环境温度的影响。
杨育良[9]2012年在《大功率器件的散热系统设计与研究》文中指出本文主要针对中国南车集团CRH2型机车主变流器IGBT模块的散热问题,根据传热理论和实际要求,从众多的散热方案中选择水冷散热方案,并且根据工况条件对散热系统的主要环节——水冷散热器进行具体设计。主要包括了散热器材质以及冷却液介质的选择、散热器结构尺寸设计、散热器内部水道布置、以及计算冷却液的压力损失等等工作。并且针对此次设计选用了FLUENT软件进行数值模拟以验证该设计的合理性和可靠性。通过对水冷散热器进行数值模拟得出散热器内部流场的数据分布,包括温度、流速、压力、湍流强度等分布情况。然后在此基础上对散热器结构进行优化改进,即在散热器内部水流通道内分别增加顺排和叉排两种排列方式的扰流柱。利用FLUENT软件分别模拟带有顺排和叉排扰流柱结构散热器的散热效果,选择出较为适合此工况的扰流柱排列方式。最后在FLUENT软件中模拟了优化前后散热器在不同冷却液流速下的散热性能,并就结果做了详细的对比分析,为今后类似散热器的设计提供参考。本文在散热器的数值模拟过程中,详细介绍了应用FLUENT软件的建模过程、网格划分、边界条件的设置、以及迭代计算等步骤,可供今后同行参考。本文的研究结果表明此水冷散热器可以满足工况要求,并且经过优化后可以达到较为理想的散热效果,是解决IGBT模块散热问题的有效方法。
马菊茂[10]2013年在《平板式振荡流热管应用于大功率LED散热研究》文中研究指明本文课题是：“平板式振荡流热管应用于大功率LED散热研究”。在电子技术迅猛发展的今天,各种电子元件呈现出向高速、高频和集成电路的密集化以及小型化的方向发展,使得单位面积内器件的热流密度飞速增高,甚至已经到MW/m2和以上的数量级,对此,我们就迫切需要一种新型的技术来解决散热问题,尤其是高热流密度的。振荡流热管(pulsating heat pipe, PHP)就是在这样一个时刻应运而生。振荡流热管首先是由Akachi在上个世纪的九十年代初提出的。它是一种尖端、效率高、可用于有限空间内、高热流密度下的传热元件,具有体积比较小、虽然结构略微简单却传热性能良好的优点,受到各国学者的普遍关注。但实际上振荡流热管的运行机理相当复杂,受到多方因素的影响,其内部存在着许多错综复杂的汽液两相流动和传热现象,因此,振荡流热管的可视化实验中理论与数值分析一直是人们研究的热点。另外振荡流热管技术在制冷、余热回收方面的应用也是近年研究的趋势。本文作者将介绍振荡流热管的结构特点、工作原理,在综述国内外振荡流热管技术的文献基础上,分析指出振荡流热管技术未来的发展方向和亟待解决的问题,分析振荡流热管的工作原理。本文主要对各种LED散热器进行分析,找出板式振荡流热管应用的难点,并分析其可行性。研究了平板式振荡流热管的热性能影响因素,并对常见的翅片式散热器进行实验,得出其初始散热量较低的结论,在此基础上,提出了一种结构的平板式振荡流热管,并对其基座、粘结材料、平板热管的尺寸及加工方法和难点进行了分析和选取。最后确定了采用对不同工质、充液率、翅片数量进行正交法的实验方案。
参考文献：
[1]. 微管道散热器的制造及应用技术研究[D]. 朱丽. 南京理工大学. 2002
[2]. 微管道散热器换热性能的有限元分析[J]. 杨朝初, 毕勤成, 陈听宽, 董涛. 中国机械工程. 2003
[3]. 仿生微流道散热器结构优化及流动散热特性研究[D]. 秦杰. 电子科技大学. 2012
[4]. 芯片冷却用分形微管道散热器内的压降与传热[J]. 陈运生, 董涛, 杨朝初, 毕勤成, 翟立奎. 电子学报. 2003
[5]. 高效微小通道热沉散热系统设计及其实验研究[D]. 刘用鹿. 华中科技大学. 2010
[6]. 网络化微通道散热器的设计仿真与温度控制[D]. 刘莹莹. 西安电子科技大学. 2008
[7]. 新型大功率LED路灯散热性能智能预测研究[D]. 李玉强. 湖南大学. 2011
[8]. 大功率LED散热研究及散热器设计[D]. 张雪粉. 天津大学. 2007
[9]. 大功率器件的散热系统设计与研究[D]. 杨育良. 华北电力大学. 2012
[10]. 平板式振荡流热管应用于大功率LED散热研究[D]. 马菊茂. 华北电力大学. 2013