论文题目: 散热器热特性数值分析及优化设计
论文类型: 硕士论文
论文专业: 化工过程机械
作者: 甄永杰
导师: 刘振义,师晋生
关键词: 散热器,热特性,数值分析,优化设计
文献来源: 天津科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文首先对散热器工作的物理机制进行详细分析分别对自然对流换热情况和强制对流换热情况建立了简化的二维数值计算模型。针对建立的计算模型推导出相应的计算温度场、速度场及压力分布等的通用离散方程,分别对自然对流和强迫对流条件下的型材散热器进行了热特性的数值分析,在进行散热器肋片间空气流场及温度场分析的过程中采用了传统的有限差分法进行了数值计算,其中流场的计算采用了SIMPLE系列算法中的SIMPLEC算法,计算结果显示散热器肋片间气流的温度场和速度场都存在对称性分布的特点,自然对流换热时肋片间存在局部的负压,强制对流换热时肋片表面的换热系数的变化趋势要比自然对流换热时的要平缓一些,计算结果与实际情况吻合较好。借鉴平行平板通道换热的经验和理论关系式推导出简单实用的分别针对自然对流换热和强制对流换热时散热器热阻的计算方法,同时编制出计算散热器热阻的计算机程序。 以热阻最小为优化目标,加以若干必要的限制条件利用专用的散热器优化软件Qfin3对散热器进行了优化。同时加工了一批样品进行实验测试,测试的结果与计算结果取得了一致,从而验证了所采用的数学模型及计算方法的正确性和Qfin商用软件的易用性及可信性。
论文目录:
1 前言
2 绪论
2.1 散热器的热特性分析概述
2.2 散热器的优化设计概述
2.3 平行平板通道换热研究回顾
2.4 本文的研究内容
3 散热器的流场及温度场的分析及计算
3.1 物理模型
3.1.1 自然对流情况下的散热器模型
3.1.2 强制对流情况下的散热器模型
3.2 计算模型与边界条件
3.2.1 强制对流情况下的散热器模型
3.2.2 强制对流情况下的散热器模型
3.3 计算温度场与流场的流程
3.4 计算结果与分析
4 散热器热阻的求解
4.1 自然对流条件下散热器热阻的求解
4.1.1 自然对流条件下热阻的定义
4.1.2 Nusselt数的求解
4.1.3 热阻的求解
4.2 强迫对流条件下散热器热阻的求解
4.2.1 采用完全通道输送气流的散热器热阻
4.2.2 开阔通道中散热器的热阻
5 散热器的优化设计
5.1 Qfin软件介绍
5.1.1 Qfin使用入门
5.2 优化计算结果
5.2.1 自然对流条件下散热器的优化结果
5.2.2 完全通道送风条件下散热器的优化结果
5.2.3 开阔通道中散热器的优化结果
5.3 结果分析
5.3.1 关于肋厚和肋间距的讨论
5.3.2 关于风速的讨论
5.3.3 关于散热功率的讨论
6 实验测试
6.1 自然对流条件下的实验测试
6.1.1 实验装置
6.1.2 实验步骤
6.1.3 实验数据
6.1.4 实验数据与计算数据的对比
6.2 强制对流条件下的实验测试
6.2.1 实验装置
6.2.2 实验步骤
6.2.3 实验数据
6.2.4 实验数据与计算数据的对比
6.3 误差分析
7 结论
8 致谢
9 参考文献
附录
发布时间: 2007-01-10
参考文献
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