散熱器內流動與換熱特性研究.pdf

本文對電子設備熱設計中廣泛使用的散熱器進行了流動和換熱特性的研究,采用的研究方法包括數值模擬和試驗.關于散熱器的研究以往已有很多報道,本文選擇了幾個新的角度進行研究工作:(1)采用三孔探針測量氣流掠過散熱器時兩翅片之間的流場,研究散熱器的流動特性;(2)研究散熱器在局部熱流情況下的換熱特性;(3)建立了散熱器流動與換熱的三維計算模型,對試驗工況進行了數值模擬;(4)比較了進氣方式對散熱器換熱性能的影響;(5)比較了翅片形式對散熱器流動和換熱特性的影響;(6)建立了散熱器的優化設計模型,對散熱器進行了優化設計.試驗結果給出了散熱器兩翅片間流場的速度矢量圖,觀察到了氣體流過散熱器時的繞流現象,驗證了局部熱流與平均熱流的傳熱情況是差別很大的.數值模擬中采用了三維通用N-S方程,建立了較為精確的傳熱模型.數值計算中,分區生成網格,應用了SIMPLEC算法,對流擴散項采用了QUICK格式離散,湍流模型采用了k~ε兩方程模型,計算結果與試驗結果的比較表明本文的物理模型是合理的.進氣方式的比較證明縱掠比橫掠的散熱效果要好,翅片形式的比較表明了采用合理的風道形式可有效強化傳熱.對于采用散熱器散熱的電子元件,以散熱器與環境之間的熱阻為優化目標,采用遺傳算法對散熱器進行了優化設計,優化結果的可行性尚有待于試驗驗證.