台式电脑机箱散热的数值模拟及优化

论文摘要

本文以ATX机箱为研究对象,利用实验和数值计算两种手段对机箱的散热情况进行了研究。在对Fluent软件进行二次开发的基础上,对机箱的风冷散热过程进行了数值模拟,且对不同通风孔位置和风扇安装情况下机箱的散热性能进行了研究,以便找到有利于机箱散热的最佳风道结构。采用热电偶和数据采集模块测量了室温条件下台式电脑稳定运行过程中,机箱内的主要元件的温度变化情况,并且对该机箱进行数值模拟,得到了机箱内的温度场和速度场分布。通过将实验测量结果与数值模拟结果进行对比,发现结果相吻合。为了优化机箱的散热,保持原有机箱内部布置结构不变,在机箱面上不同位置布置通风孔和安装风扇,对这些不同优化方案下机箱内主要元件的散热情况进行数值模拟和实验研究,并且对结果进行了对比分析,结果表明：机箱内各元件散热性能的提高,可以通过增加合适位置的通风孔和风扇来实现；对于那些以芯片为基础的重要元件,增开侧面进气孔和安装侧面风扇都能降低它们的温度；前面增加通风孔或安装风扇则可以大幅度地降低硬盘和DVD光驱的温度,有效提高机箱的散热量；在机箱顶面增加通风孔或安装进气扇并不能有效提高机箱的散热性能,只有安装排气扇,才能有效降低机箱内主要元件的温度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图表目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 机箱的风冷散热技术简介
• 1.3 机箱的发展历程
• 1.4 国内外的研究现状
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 机箱散热的实验测试
• 2.1 实验测量原理和装置
• 2.2 实验测量结果及分析
• 2.3 本章小结
• 3 机箱内温度场及速度场的数值模拟
• 3.1 引言
• 3.2 模型建立
• 3.2.1 物理模型
• 3.2.2 数学模型
• 3.2.3 湍流模型
• 3.3 数值模拟过程
• 3.3.1 边界条件的设定
• 3.3.2 计算方法及收敛判定
• 3.4 机箱散热的数值模拟结果分析
• 3.5 数值模拟结果与实验结果的对比分析
• 3.6 本章小结
• 4 机箱内部风道的散热优化设计
• 4.1 通风孔位置对机箱散热的影响
• 4.1.1 不同通风孔位置下机箱风冷散热过程数值模拟
• 4.1.2 数值模拟结果和实验测量结果的对比
• 4.2 进气扇安装位置对机箱散热的影响
• 4.3 不同风扇安装和开孔位置组合情况对机箱散热的影响
• 4.3.1 侧面风扇与不同开孔位置组合情况
• 4.3.2 前风扇与不同开孔组合情况
• 4.3.3 顶部风扇与不同开孔组合情况
• 4.4 安装导风管对机箱散热的影响
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录