液冷冷板内S型及S型加分流片流道仿真与优化.pdf

≯’{ 1 H、I西安电子科技大学学位论文创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其他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做了明确的说明并表示了谢意申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任本人签名：日期_ 牛西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学 保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密，在一年解密后适用本授权书本人签名：导师签名：日期J 逍．三．车 醐—1 Lr 7 ——————————————一●●．10■：k^l呻，J摘要l y 一⋯, 飞㈣S 帆删S S ㈣s c j O针对液冷冷板设计中热分析需要，本文研究了冷板的热仿真技术，研究了不同流道及分流片结构下冷板的散热性能；从而为S 型流道冷板的选择提供了指导性意见。

首先，根据芯片的功率密度选择液冷式冷板的散热方式，建立了初始冷板的C A D 模型，分析了处于整机系统下液冷冷板的物理模型和边界条件其次，根据热设计的基本原理和基本要求，设计初始流道的结构，用数值方法计算出流道的最佳参数，从而设计出最佳的流道结构；研究并解决了P r o ／E 集成W o r k b e n c h 的关键技术，建立冷板和流体的C A D 模型，并按I c e p a k 要求的文件格式导出模型信息最后，研究最佳流道结构冷板在不同芯片功率和进口流量的散热性能，以及流道弯头对流阻的影响；为研究流道结构对冷板散热性能的影响，在流道结构、分流片数量和结构、芯片功率以及进口流量均可变的情况下，仿真计算冷板的温度分布、芯片的最高温度、进出口的温差和进出口的压差；分析如何根据进出口温差或进出口压降，优化进口流量和选择合适的芯片功率，为用户在S 型和S 型加分流片流道的冷板选择提供了参考依据关键字：冷板热仿真S 型流道优化叶lf；．、●0Ax●，●0∥A b s t r a c tT h e r m a la n a l y s i si sn e c e s s a r yi nc o l d - p l a t ed e s i g n i n g ．t h ek e yt e c h n i q u e so ft h e r m a ls i m u l a t i o ni ss t u d i e dI nt h i sp a p e r ．I nt h i sc a s eo fd i v e r s er u n n e ra n df i n s ，i ti sa n a l y z e da b i l i t yo fh e a td i s s i p a t i o nt oa f f o r do p i n i o n st h a ts o m e o n ew o u l dc h o i c et h eS —t y p ec o l d —p l a t e ．F i r s to fa l l ，a c c o r d i n gt op o w e rd e n s i t yo ft h ec h i p ，i ti sc h o s ef l u i dt y p ec o o l i n gp a t t e m ，a n db u i l tt h em o d e lo fi n i t i a lc o l dp l a t e ．P h y s i c a lm o d e la n db o u n d a r yc o n d i t i o n sa r ea n a l y z e di nt h ew h o l es y s t e m ．W h e r e a f t e r , o nt h eb a s i so ff u n d a m e n t a lr e q u i r e m e n t sa n dp r i n c i p l e so ft h e r m a ld e s i g n ，i ti sd e s i g n e dr u n n e rs t r u c t u r ea n dc o m p u t e r si nn u m e r i c a lm e t h o d ，d r e wt h eb e s tt om e e tt h er e q u i r e m e n t so fr u n l l e rs t r u c t u r e ．T h ek e yt e c h n i q u e so fP R O ／Ei n t e g r a t e dW O R K B E N C Hi sr e s o l v e d ，b u i l d sC A Dm o d e l so fr u n n e ra n df l u i d ，e x p o r t si n f o r m a t i o nt h a tt h e ya r ef u l f i l lw i t hI C E P A Kr e q u i r e df i l ef o r m a t ．F i n a l l y , t h e r m a lp e r f o r m a n c eo ft h eo p t i m a ls t r u c t u r eo ft h ec o l dp l a t ea td i f f e r e n tf i n sa n di n l e tf l o wi sr e s e a r c h e d ，t h ei n f l u e n c eo fr e s i s t a n c ei nt h ee l b o wi sa n a l y z e d ．I no r d e rt ou n d e r s t a n dh o wt h er u n n e rs t r u c t u r ei sa f f e c t e dt h et h e r m a lp e r f o r m a n c eo ft h ec o l dp l a t e ．I nt h ec a s eo ft h er u n n e rs t r u c t u r e ，n u m b e ra n ds t r u c t u r eo ff i n s ，c h i pp o w e ra n di n l e tf l o wa r ev 撕a b l e ，I C E P A Ks o f t w a r ew o u l ds i m u l a t et e m p e r a t u r ed i s t r i b u t i o n ,c h i p ’Sm a x i m u mt e m p e r a t u r e ，t e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r ed i f f e r e n c eo ft h ei m p o r ta n de x p o r t ，a n a l y s i so fh o wt ot e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r ed r o p ，o p t i m i z ei n l e tf l o wa n ds e l e c tt h ea p p r o p r i a t ec h i pp o w e r , i tp r o v i d e sv a l u a b l eg u i d a n c et ou s e r si ns —t y p ea n ds - t y p ea d d i n gf i n sr u n n e r ．K e y w o r d s ：C o l dP l a t eT h e r m a lS i m u l a t i o nS —t y p eR u n n e rO p t i m i z e1．，矿l博1ioj．k}，}I叶鼍、fj第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．目录1 ．1 课题来源、背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 ．1 ．1 课题来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 ．1 ．2 课题背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 ．1 ．3 课题意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21 ．2 电子设备热设计的目的和意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21 ．3 电子设备热仿真的发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31 ．4 本文主要工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5第二章电子设备热设计的基本理论⋯⋯⋯⋯⋯72 ．1 常用散热的方式和散热特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72 ．1 ．1 风冷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72 ．1 ．2 液体冷却⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．82 ．1 ．3 其他冷却方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．92 ．2 传热方式及设计基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．102 ．2 ．1 热传导⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 02 ．2 ．2 对流⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 12 ．2 ．3 辐射⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 22 ．3 热设计的基本原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 22 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 3第三章冷板模型分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。

1 53 ．1 专业热分析软件I c e p a k 简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．153 ．2 模型分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 63 ．2 ．1 冷却方式选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 63 ．2 ．2 物理模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯183 ．2 ．3 边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 l3 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 1第四章S 型流道的设计优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 34 ．1 流道结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 34 ．1 ．1 ．第一种冷板结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 34 ．1 ．2 第二种冷板结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 84 ．1 ．3 冷板结构优选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 l4 ．2 冷板仿真计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2、fKlI气4 ．2 ．1 参数化建立冷板模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 24 ．2 ．2 冷板仿真及结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 64 ．3 多工况流道的优化设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。