CPU热柱散热器的实验研究及流场和温度场的数值模拟

摘要

目前,随着电子技术的快速发展,计算机的运用越来越普及,大家的日常生活和工作与计算机联系得越来越紧密,同时大家也对计算机的稳定性、实用性、集成性等方面提出了更高的要求。这使得CPU芯片的集成度不断地提高,单个芯片的功率也在不断增加,发热量惊人上升。CPU的工作温度直接关系到计算机的稳定性和使用寿命。温度升高会使计算机运行速度下降,有时会使计算机出现死机甚至芯片烧毁等,解决CPU散热问题非常迫切。而采用高效散热性能的CPU散热器是降低CPU温度的有效途径之一。
　　本文对目前市场上的一款特殊的放射状翅片CPU热柱散热器作为研究对象,对该散热器进行实验研究和流场及温度场的数值模拟,分析其综合散热性能。同时,为以后CPU散热器的热设计提供参考。
　　本文首先对热柱的工作原理及特点进行了分析,讨论了热柱散热器相对于传统实体铜柱散热器散热方式所存在的优势。并推导出热柱散热器的总传热模型,找出了影响散热的关键因素。同时,搭建了实验测试装置,对热柱散热器进行了测试实验,研究其在不同工况下散热器的散热性能。得到了热柱的整体温度分布图以及散热器在不同风速、不同加热功率下的散热性能曲线,总结出功率和风速的改变对发热芯片表面温度的影响。
　　运用FLUENT软件,对不同工况下的散热器进行了流场及温度场的模拟分析,得到散热器流场及温度场的具体分布情况。并将模拟所得结果与实验所得结果进行比较分析,以此验证了实验测试装置的可行性和FLUENT软件在CPU散热器热设计中的可靠性。结果表明,与同等尺寸下的铜柱散热器相比较,在相同工况条件下,热柱散热器能带走更多的热量,使CPU的表面温度降的更低,并且对CPU热源具有良好的均热效果。热柱散热器不仅能将热量更快地传到整个散热器,而且将热量更均匀地分布在较大散热面积上,充分发挥每个翅片的散热作用,使散热器在冷却气流较小的情况下,也可以较好地满足CPU芯片的散热需求,可以有效解决风扇高转速带来的噪音问题。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 引言

1.1 本课题的研究背景

1.2 目前CPU散热器存在的问题

1.3 国内外的研究概况

1.4 本文的主要研究内容

第2章 CPU散热器散热技术

2.1 散热器的传热原理及过程

2.2 热管的工作原理

2.3 热管的内部结构

2.4 热柱散热器的特点

2.5 本章小结

第3章 CPU散热器散热性能的实验研究

3.1 热柱散热器的总传热模型

3.2 散热器散热性能的实验测试

3.3 热柱的等温性能测试

3.4 实验结果及讨论

3.5 本章小结

第4章 CPU散热器流场和温度场的数值模拟

4.1 FLUENT概述

4.2 散热器的建模及温度场流场分析

4.3 误差分析

4.4 本章小结

第5章 总结和展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录(攻读硕士学位期间发表的论文)