沖擊型水冷芯片仿生散熱器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、在一些工業(yè)領(lǐng)域中，如配注器的傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)，被布置在狹小緊致的空間中，這就對芯片的散熱提出了比較高的要求。隨著科技日新月異的快速發(fā)展，芯片晶元體積被設(shè)計(jì)和加工的越來越小，芯片運(yùn)算速度也越來越快，功率也相應(yīng)越來越高，隨之產(chǎn)生的熱量也就越來越多，芯片長時(shí)間工作時(shí)，持續(xù)產(chǎn)生熱量，累積的溫度越來越高，若芯片溫度無法降低，會對芯片的壽命產(chǎn)生影響。針對配注器中控制芯片的散熱要求，本文設(shè)計(jì)一種適用于緊致空間中的沖擊型水冷芯片仿生散熱器，通過仿真模擬與

2、實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，研究流體在散熱器中的流動和換熱性能，并結(jié)合仿生學(xué)理論，對散熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，為應(yīng)用在特殊場合的芯片散熱器提供了新方法。
　　首先，針對散熱器在配注器的安裝空間要求，以及配注器通水的特性，基于流體力學(xué)與傳熱學(xué)的基本理論，設(shè)計(jì)兩種不同結(jié)構(gòu)的沖擊型水冷芯片散熱器，給出具體的尺寸參數(shù)，分析兩者流場特性。
　　其次，利用ANSYS Fluent對兩種模型從熱流兩方面進(jìn)行詳細(xì)的對比。在相同的邊界條件下，分析和比較兩種散熱器

3、壓力損失，壓力損失與兩者的能耗有關(guān)，但也關(guān)系著散熱器的散熱能力；同時(shí)無量綱的努塞爾數(shù)的大小，被用來衡量兩種散熱器的散熱能力；最后從直觀上芯片表面溫度來比較兩種散熱器性能的強(qiáng)弱；選出最優(yōu)的散熱方案。
　　再次，為得到散熱器的最佳的尺寸，利用ANSYS Workbench對散熱器進(jìn)行詳細(xì)的熱場、流場模擬，得到反映流場熱流特性的具體參數(shù)；并利用ANSYS Workbench平臺下的快速優(yōu)化模塊，得出最佳散熱性能下散熱器的尺寸參數(shù)和流體流

4、速值，進(jìn)而得到在最佳參數(shù)下的流場熱流特性；搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對模擬仿真的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和比較。
　　最后，基于仿生學(xué)理論，利用仿生相似度原理對仿生葉脈分形理論進(jìn)行驗(yàn)證，理論上證明對散熱器進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)改進(jìn)的可行性。通過對改進(jìn)后的散熱器模型進(jìn)行仿真模擬和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，改進(jìn)后散熱器模型對芯片的散熱能力得到提高；表明了借鑒生物模型對散熱器的改進(jìn)是有益的；基于ISIGHT優(yōu)化軟件，對仿生改進(jìn)后的尺寸進(jìn)行優(yōu)化，得到更加合理的尺寸參數(shù)，散熱器的散熱性能