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密集型窄缝矩形通道液冷冷板性能分析与结构优化

作　者: 刘欢
导　师: 邵晓东
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 液冷冷板 iSIGHT-FD 性能分析 结构优化 多目标遗传算法
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 136次
引　用: 1次
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内容摘要


当前液冷冷板在电子设备热控制技术中得到了广泛的应用,本文基于多学科设计优化平台iSIGHT-FD,对密集型窄缝矩形通道液冷冷板进行性能仿真及结构优化设计,完成了液冷冷板的快速开发和优化设计。主要工作如下:首先,集成了三维建模软件Pro/E、前处理软件ICEM–CFD和流体软件ANSYS-CFX,实现了液冷冷板自动仿真分析。实践表明,iSIGHT-FD平台在协同设计中参数的无损传递、后处理数据提取、学科并行运算方面具有的优势都非常适合于液冷冷板的设计及优化。其次,完成基于iSIGHT-FD的液冷冷板性能分析,得到影响冷板换热特性和流阻性能的主要结构参数,并完成主要参数对冷板的换热系数和进出口压损的影响规律研究,得到大量响应曲线。最后,完成基于iSIGHT-FD的液冷冷板结构优化,引入基于响应面法的近似模型,同时将多目标遗传算法NSGA-II结合到优化设计中,实现在最小泵功耗的情况下,达到最好的换热性能,为工程应用提供了依据。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 电子设备热设计现状与发展趋势  8-10
  1.2 液冷系统介绍  10-11
  1.3 本文主要工作  11-14
    1.3.1 技术难点及初步解决方案  11-12
    1.3.2 论文工作及预期目标  12-14
第二章 热设计理论基础  14-22
  2.1 热传递方式  14-16
    2.1.1 热传导  14-15
    2.1.2 对流  15
    2.1.3 辐射  15-16
  2.2 对流换热控制方程  16-17
    2.2.1 质量守恒方程  16
    2.2.2 动量守恒方程  16-17
    2.2.3 能量守恒方程  17
  2.3 电子设备热设计的要求和准则  17-19
    2.3.1 热设计要求  18
    2.3.2 热设计准则  18-19
  2.4 电子设备热设计基本步骤  19-20
  2.5 电子设备热控制方法  20-21
    2.5.1 自然冷却  20
    2.5.2 强迫通风冷却  20
    2.5.3 液体冷却  20-21
    2.5.4 热管  21
  2.6 本章小结  21-22
第三章 冷板热仿真平台的建立  22-36
  3.1 多学科平台iSIGHT-FD 的介绍  22-23
  3.2 基于iSIGHT-FD 的冷板热仿真  23-32
    3.2.1 冷板仿真流程  23-25
    3.2.2 冷板仿真集成界面  25
    3.2.3 建模软件—Pro/E 的集成  25-27
    3.2.4 前处理软件—ICEM-CFD 的集成  27-30
    3.2.5 流体软件—ANSYS-CFX 的集成  30-32
  3.3 热仿真算例  32-35
    3.3.1 问题描述和解析解  32-34
    3.3.2 数值求解和结果比较  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章 密集型窄缝矩形通道液冷冷板性能分析  36-54
  4.1 液冷冷板概述  36-37
    4.1.1 液冷冷板的介绍  36
    4.1.2 液冷冷板的基本结构  36-37
  4.2 基于iSIGHT-FD 的液冷冷板数值模拟  37-43
    4.2.1 液冷冷板的仿真流程  37-38
    4.2.2 液冷冷板的网格划分  38-42
    4.2.3 液冷冷板的边界条件  42
    4.2.4 液冷冷板的性能指标  42-43
  4.3 基于iSIGHT-FD 的液冷冷板仿真结果分析  43-52
    4.3.1 基板厚度plate_thick  43-45
    4.3.2 槽道宽度channel_width  45-47
    4.3.3 槽道高度channel_height  47-49
    4.3.4 肋片厚度channel_rib_thick  49-52
  4.4 本章小结  52-54
第五章 密集型窄缝矩形通道液冷冷板结构优化  54-64
  5.1 液冷冷板优化的描述  54-55
    5.1.1 设计变量  54
    5.1.2 约束条件  54
    5.1.3 目标函数  54-55
  5.2 液冷冷板优化的实现  55-62
    5.2.1 优化流程  55-56
    5.2.2 试验设计/DOE  56-57
    5.2.3 近似模型  57-59
    5.2.4 优化设计  59-62
  5.3 优化结果分析  62-63
  5.4 本章总结  63-64
第六章 总结与展望  64-66
  6.1 总结  64-65
  6.2 后续工作展望  65-66
致谢  66-68
参考文献  68-71

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 热力工程理论 > 传热学
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