多热源流道散热设计及特性研究-机械工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 DESIGN AND STUDY ON THE FLOWING CHARACTERISTICS OF MULTIPLE HEAT SOURCES A Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Mechanical Engineering Author: Guo Wei Advisor: Xu Shanglong School : Mechanical Engineering 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 摘要 摘 要 随着多芯片组件技术在电子元件封装技术中的广泛应用，使得集成元件的数 量逐步增加。并且，电子元件的功率的不断提高也导致了芯片发热量的逐渐增大。 由于多芯片组件在封装中把元器件封装在同一块基板上，所以各元器件发热量的 不均会导致整个基板上温度分布的不均匀，影响基板的使用寿命。因此，设计出 针对多区域热源的散热器已成为芯片散热的一个重要研究方向。 相对于风冷，液体冷却的效率更高，尺寸更小，在微小元件的散热上更具有 优势。同时，由于冷却液需要在流道中流动，可以对不同热源有针对性的散热。 因此，对于多热源的散热，不同的流道结构可以对应不同的热源功率，使得系统 整体的温度更为均匀。 理论部分，通过运用热力学和流体力学相关的基本定律，采用有限容积法推 导出平行流道的整体压力损失的相关公式，在平衡各平行流道流场的原则下设计 出幂指数修正的线性出入口流道。同时，根据传热学的基本原理，推导出热流密 度和散热器尺寸之间的关系式，从而设计出合理的多热源散热器，以实现系统整 体的均匀散热。 在对设计出的多热源散热器进行建模后，使用流体力学有限元软件 FLUENT 对其进行模拟热分析。分析比较两组对照组中模型的温度和流场图。经过幂指数 修正的线性出入口模型在冷却液流场分布中更为均衡，整体流场分布倾斜性小。 进而，在温度场分布方面也更为均匀，整体温差较小。同时，也验证了理论推导 出的热流密度和散热器尺寸之间的关系。在两个热源和四个热源的散热中各设计 了一种合理的微流道结构。 最后，对设计出的微流道模型进行工艺改进和实物加工。选取合适的实验器 材并搭建实验平台，对加工好的四种多热源散热器分别进行实验。采集记录每个 模型的相关数据，并进行比较分析，通过实验验证了线性出入口模型在散热性上 更均匀，同时压降更小。同时也验证了理论推导出的热流密度与散热器尺寸之间 的关系。 关键词： 多热源，平行流道，幂指数出入口，均匀温度场，流道设计 I ABSTRACT ABSTRACT With the wide application of mulichip module technology in packaging technology of the electronic components, it makes the number of intergrated components gradually increasing. Moreover, increasing power of electronic components also led chip’s heat augmentation. Because of the different heat in each component, the temperature of the substrate is not uniform, which affects the service life of the substrate. Therefore, designing a radiator for multi-zone heat source has become an important research direction in chip