压电风扇结构形式的散热性能研究

摘要

随着通信和电子信息的产业的发展，封装集成的工艺越来越成熟，器件微型化的要求越来越高，与之对应的是狭小空间内的热流密度越来越高，热设计已成为电子器件正常工作的必要手段。压电风扇具有低噪、低耗、结构简单等优点，在强制对流换热方面和与人交互性能要求较高的场合具有很大的应用前景。本文将通过理论、数值模拟、实验研究的方法对压电风扇构成的系统进行散热性能研究，具体的研究内容如下： 首先，基于压电效应和压电方程，分析了机械效应和电效应之间的耦合关系，得出了风扇振动频率、尖端位移及尖端受力的影响规律；通过ANSYS的压电耦合及动力学分析，依据压电方程之间的转换关系，得出了风扇的固有模态及振型函数，并搭建了实验平台，对比分析了压电风扇的振动响应参数；在此基础上，结合实验与仿真的方法，对风扇振动特性的影响因素进行了分析，为高性能压电风扇的制作提出了参考建议。 其次，利用FLUENT动网格技术，分析了风扇扇叶的形状、风扇阵列与热源的距离、阵列之间的间距、阵列的角度等对流场特性及散热性能影响，通过流场及温度云图的对比，得出了散热性能优良的风扇形状及阵列形式，并通过搭建相应的实验平台，对各研究变量进行了实验分析，对比验证了风扇的散热性能，为工程实际中选择风扇形状及阵列方式提供了参考。 最后，基于压电风扇和散热器模型，提出了一种新型的组合结构。通过FLUENT软件，建立了新型散热结构的数值模型，分析了该结构的风扇相位、风扇个数、风扇伸入散热器的比例对流场特性和散热性能的影响，得出了性能优越的组合形式，并搭建了相应的实验平台，进行了实验的验证分析，为压电风扇在实际应用中的散热组合结构设计提供了一种思路。

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