液冷冷板流动和换热特性的研究

论文摘要

随着电子元器件体积功率的剧增,自然冷却及强迫风冷的冷却方式已难以满足电子元器件热设计的需要。冷板作为一种高效成熟的换热设备,在电子设备冷却中得到广泛的应用。本文采用数值模拟和试验研究的方法对液体冷板的流动和换热性能进行了研究。结合翅片型式的冷板的特点,本文开展了以下几个方面的研究工作:1.试验研究了采用矩形锯齿型翅片和侧向梯形锯齿型翅片的冷板的流动和换热性能;2.采用文中应用的数值模拟软件Fluent对文献中的矩形锯齿型翅片的冷板进行了数值模拟,通过与文献中的试验结果对比,验证了数值模拟的可行性,确定了计算用的湍流模型;3.利用周期性边界条件对试验所用的两种翅片结构的冷板进行了数值模拟,得到了采用不同翅片的冷板的流动和换热性能。相对试验研究,数值模拟可以得到冷板内部流场分布和冷板表面温度分布,为详细分析翅片结构对的冷板的流动和换热提供了理论依据。本文的研究结果为今后采用翅片形式的冷板的优化设计提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图清单
• 表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 电子设备冷却方法简介
• 1.3 冷板技术国内外研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 液冷冷板流动和换热特性的试验研究
• 2.1 试验设备和方法
• 2.1.1 试验系统
• 2.1.2 试验对象
• 2.1.3 试验设备和仪器
• 2.1.4 试验方法
• 2.2 试验结果和分析
• 2.2.1 试验数据处理
• 2.2.2 试验结果分析
• 2.3 试验结论
• 第三章 冷板流动和换热特性研究的数值方法
• 3.1 FLUENT 求解概述
• 3.1.1 FLUENT 求解对象
• 3.1.2 FLUENT 流场求解过程
• 3.1.3 FLUENT 中的湍流模型
• 3.1.4 FLUENT 中湍流流动的近壁面处理
• 3.1.5 FLUENT 的离散化方法
• 3.2 数值研究的建模
• 3.2.1 数值研究的理论基础
• 3.2.2 周期性流动和热传导
• 3.2.3 数值研究中的物理模型
• 3.2.4 计算中采用的网格划分
• 3.2.5 自适应网格
• 3.2.6 计算中采用的边界条件
• 3.2.7 计算中层流和湍流区域的划分
• 3.2.8 计算结果中采用的湍流模型
• 3.3 数值计算结果与分析
• 第四章 冷板流动和换热性能的数值研究
• 4.1 冷板数值研究的建模
• 4.1.1 数值研究中的物理模型
• 4.1.2 数值计算中采用的网格划分
• 4.1.3 数值计算中采用的边界条件
• 4.1.4 数值计算中采用的湍流模型
• 4.2 数值模拟结果与分析
• 4.2.1 矩形锯齿型翅片冷板的数值模拟结果
• 4.2.2 侧向梯形锯齿型翅片冷板的数值模拟结果
• 4.2.3 数值模拟结果与试验结果对比
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间发表的论文