基于线性回归模型的集装箱结构散热问题.docx

          基于线性回归模型的集装箱结构散热问题                    摘要：数据中心为当今时代不可缺少元件之一，其散热成为研究问题关键采用线性规划模型Y_i=αA_i+βB_i-γC_i+τD_i(i=1,2,3)确定影响因子各系数，并将承压、耐腐蚀性、成本、年限对应函数与附件结合求解各个材料在此影响因子应用，得出性价比最高的材料：HY-80，作为选取材料，最终根据耐压能力和海水深度的关系，确定海水深度在167米关键词：数据中心；线性规划；热力学；多分叉树状结构1.引言随时代进步，电气电子产品随之发展，散热成为主要问题之一成本及散热效率问题尤为突出已知服务器为主要产热元件，先将其安放在压力密闭容器中，利用海水将其散热处理，在有限容积内高效服务、散热效率、成本投入成为互相限制约束2.问题的表述与分析集装箱的尺寸为直径1m，长12m的圆柱形，悬空放置温度20摄氏度的海域深度，其中单个服务器的产热为500W（正常工作温度不能超过 80 摄氏度），服务器机箱的高度为44.4毫米，宽度为482.毫米，长度为525毫米，仅以服务器的散热需求评估单个集装箱外壳中最多可以放多少个服务器。

假定集装箱外壳最大尺寸不超1m×1m×12m，结合以上，如何设计集装箱外壳的结构使存放数量最大深海散热程度大、压力高，为取得更好散热条件的基础上选择合适材料，并尽可能去减少成本，提高年限分析潮汐种类及潮汐变化对各参数之间的影响，将影响参数设为一动态量，带入所研究参数即可得到参数对应参数影响关系由于季节影响分地域不同，为模型准确性以北黄海为例分析季节影响，季节主要影响指标参数为温度，即调查北黄海地区季节对温度影响，改变初始温度条件后带入函数中即可求解季节对密集箱影响，影响主要可通过服务器个数直观反应3.模型建立与求解模型假设：忽略相互作用力且在体积限定下，以流动阻力最小化为优化原则，散热特性最佳根据不同材料的耐压能力，对材料进行筛选其中重点从四个方面：屈服强度，抗拉强度，材料密度，弹性模量进行对比最终得出铝合金6061，铍-铜合金CDA172，HY-80三种材料的性价比高，具有代表性，因此选择这三种材料作为优质材料进行具体分析表1.三种材料性质数据材料屈服强度抗拉强度密度弹性模量E铝合金60612763102.7369铍-铜合金CDA1722055207.98206HY-808248954.5110通过线性规划公式，得出三种材料的Y值，进行比较，选出合适材料。

其中： 抗压能力系数为0.6-0.8； 抗腐蚀性系数0.65-0.85之间； 生产成本系数0.75-0.85之间； 使用年限系数0.62-0.86之间为了保证结果的可靠性，本公式选取四个系数范围的平均值，即 取值为0.7， 取值为0.75， 取值为0.8， 取值为0.74三种材料耐压能力的计算公式：B是材料的抗蚀性计算公式，C是材料的成本的计算公式，D是材料的使用年限的计算公式材料不同，所选用的耐压能力计算公式不同压强和密度之间的公式：其中： :海水的深度； :海水产生的压强； ：海水密度； ：重力加速度三种材料的抗蚀性计算公式：其中： ：材料本身的密度， ； ：材料与海水的接触面积， ； ：材料被腐蚀过程中产生的电流量， 三种材料的成本的计算公式：其中： ：最小化材料综合成本； ：材料的投入成本； ：材料供应短缺时的损失成本； :材料供应富余时的损失成本其中：期望 =12，材料生产步骤总数 =10，材料总数 =5三种成本的计算公式：三种材料的使用年限的计算公式:其中： :海水流速； ：摩擦系数； ：合金材料硬度合金材料与水流接触时的磨擦程度 的表达式：合金材料侧面的摩擦程度 的表达式：合金材料的总摩擦程度 的表达式：最终根据上述公式计算得到，三种材料的四项指标所对应的结果如下表。

表2.材料对应参数结果表耐压能力抗蚀性成本使用年限铝合金60612.563.452.687.34铍-铜合金CDA1725.766.243.788.67HY-807.286.732.809.653.结论根据上表，对三种材料的各项指标进行比对，综合考虑得出，HY-80的耐压能力最强，抗蚀性最好，成本适中，使用年限最长，因此选取HY-80作为研究材料材料的耐压能力与深度有关，根据上文的钛合金的耐压能力计算公式，得出最适合的海水深度范围为167米模型有较高的推广性和通用性，能贴近实际评价模型精确性高，该模型具有较高的可视化，操作简单，利于推广对于数据分布没有具体的限制参考文献：[1]张庆军,李丽丹,何钊,刘压军.一种高效散热器的设计[J].电子机械工程,21-22，2019,35(03).[2]张程,张卓.IGBT大功率模块水冷散热系统的设计[J].自动化应用,14-16，2016(05).2  -全文完-。