网络化微通道散热器的设计仿真与温度控制

论文摘要

随着电子芯片主频不断提高及其组装尺寸的逐步小型化,以及多芯片高密度组装和多核芯片的发展趋势,芯片工作产生的巨大热量已成为制约电子设备热可靠性提高的瓶颈。因此,研究体积小、换热效率高,并可将立体组装内部热量带出的换热器具有广阔的应用前景。本文在此背景下,提出了一种新型的网络式微通道散热器结构;并以微流体的流动和对流换热理论为基础,运用网络拓扑关联矩阵,建立了该散热器的流量平衡方程和热量平衡方程的矩阵表达模型;仿真计算得到系统每条管道两端的压差和管道连接点处的温度分布;通过大量实验,发现系统两端进出口压差和出口温度的实验结果与仿真计算吻合较好,证实了网络化建模方法的可行性,可作为大规模、分布式、小体积网络换热器设计的理论指导。最后,将本文提出的散热器应用于天线面板,针对其温度分布的特点,设计了相应的网络式连接方式,并应用模糊控制理论实现系统温度控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 高密度组装热控制技术的需求
• 1.2 热控制技术类型
• 1.3 微通道换热技术研究现状
• 1.4 论文的课题来源及主要工作
• 第二章 微流体流动和换热理论
• 2.1 典型截面微通道流阻特性分析
• 2.1.1 微圆形管道流阻特性
• 2.1.2 微缝隙流阻特性
• 2.1.3 微矩形通道流阻特性
• 2.2 典型截面微通道对流换热特性分析
• 2.2.1 微圆形管道对流换热特性
• 2.2.2 微缝隙对流换热特性
• 2.3 本章小结
• 第三章 微通道网络换热器
• 3.1 微通道的流动阻力平衡方程与热量平衡方程
• 3.1.1 微通道的流动阻力平衡方程
• 3.1.2 微通道的流动控制体的热量平衡方程
• 3.2 网络换热器的流动阻力平衡方程
• 3.2.1 网络流动阻力平衡方程
• 3.2.2 网络换热器的流动阻力特性计算
• 3.2.3 网络化建模与分析
• 3.3 驱动泵的选择方法
• 3.3.1 驱动泵流量的确定
• 3.3.2 驱动泵压强的确定
• 3.3.3 驱动泵流量和扬程的关系
• 3.3.4 驱动泵最佳工作电压的确定
• 3.4 网络换热器的热量平衡方程
• 3.4.1 网络换热器换热模型
• 3.4.2 网络化建模与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 网络式微通道散热器在天线面板上的应用
• 4.1 网络式微通道散热器在天线面板上的连接
• 4.1.1 网络式微通道散热器的网络化结构
• 4.1.2 一条支路上散热器串联级数的确定
• 4.1.3 系统中并联级数的确定
• 4.2 控制系统设计
• 4.2.1 模糊控制系统的组成
• 4.2.2 模糊控制的基本原理
• 4.2.3 模糊控制器设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 全文总结
• 5.1 本文主要工作总结
• 5.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间研究成果
• 附录A 实验系统的流动特性分析
• 附录B 实验系统每个节点上的平均温度
• 附录C 实验装置实物照片