密集型窄缝矩形通道液冷冷板性能分析与结构优化

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。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 电子设备热设计现状与发展趋势

1.2 液冷系统介绍

1.3 本文主要工作

1.3.1 技术难点及初步解决方案

1.3.2 论文工作及预期目标

第二章 热设计理论基础

2.1 热传递方式

2.1.1 热传导

2.1.2 对流

2.1.3 辐射

2.2 对流换热控制方程

2.2.1 质量守恒方程

2.2.2 动量守恒方程

2.2.3 能量守恒方程

2.3 电子设备热设计的要求和准则

2.3.1 热设计要求

2.3.2 热设计准则

2.4 电子设备热设计基本步骤

2.5 电子设备热控制方法

2.5.1 自然冷却

2.5.2 强迫通风冷却

2.5.3 液体冷却

2.5.4 热管

2.6 本章小结

第三章 冷板热仿真平台的建立

3.1 多学科平台iSIGHT-FD的介绍

3.2 基于iSIGHT-FD的冷板热仿真

3.2.1 冷板仿真流程

3.2.2 冷板仿真集成界面

3.2.3 建模软件-Pro/E的集成

3.2.4 前处理软件-ICEM-CFD的集成

3.2.5 流体软件-ANSYS-CFX的集成

3.3 热仿真算例

3.3.1 问题描述和解析解

3.3.2 数值求解和结果比较

3.4 本章小结

第四章 密集型窄缝矩形通道液冷冷板性能分析

4.1 液冷冷板概述

4.1.1 液冷冷板的介绍

4.1.2 液冷冷板的基本结构

4.2 基于iSIGHT-FD的液冷冷板数值模拟

4.2.1 液冷冷板的仿真流程

4.2.2 液冷冷板的网格划分

4.2.3 液冷冷板的边界条件

4.2.4 液冷冷板的性能指标

4.3 基于iSIGHT-FD的液冷冷板仿真结果分析

4.3.1 基板厚度plate_thick

4.3.2 槽道宽度channel_width

4.3.3 槽道高度channel_height

4.3.4 肋片厚度channel_rib_thick

4.4 本章小结

第五章 密集型窄缝矩形通道液冷冷板结构优化

5.1 液冷冷板优化的描述

5.1.1 设计变量

5.1.2 约束条件

5.1.3 目标函数

5.2 液冷冷板优化的实现

5.2.1 优化流程

5.2.2 试验设计/DOE

5.2.3 近似模型

5.2.4 优化设计

5.3 优化结果分析

5.4 本章总结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献