上海交通大学学报(自然版) ›› 2019, Vol. 53 ›› Issue (4): 461-467.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.04.010
李健,陆繁莉,董威,蔡一凡,许梦玫
出版日期:
2019-04-28
发布日期:
2019-04-28
通讯作者:
董威,男,教授,博士生导师,电话(Tel.):021-34204410;E-mail:wdong@sjtu.edu.cn.
作者简介:
李健(1994-),男,四川省南充市人,硕士生,主要从事电子器件热管理研究.E-mail:lijian24@sjtu.edu.cn.
LI Jian,LU Fanli,DONG Wei,CAI Yifan,XU Mengmei
Online:
2019-04-28
Published:
2019-04-28
摘要: 针对计算机芯片冷却的典型散热器进行了三维数值模拟,对比分析了4类散热器的芯片冷却性能及翅片厚度的影响,得到了性能较佳的散热器模型和翅片厚度值.结果表明:散热器对称中心区域换热效果较差,两侧区域换热效果较好,结构设计时可重点考虑对称中心区域的强化传热.相对于A型和B型散热器,采用C型和D型散热器时,对流换热系数有显著提高,C型散热器的基板加热面温度明显降低,芯片冷却效果较佳.翅片厚度为2mm时,A型、B型和C型散热器冷却效果较佳,D型散热器翅片厚度最佳值为 2.5mm.该研究对20种不同结构尺寸的散热器进行定量对比分析,阐述了流动传热特性,为芯片冷却散热器的结构优化设计提供了理论依据和工程指导.
中图分类号:
李健,陆繁莉,董威,蔡一凡,许梦玫. 基于数值模拟的芯片冷却散热器结构优化[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2019, 53(4): 461-467.
LI Jian,LU Fanli,DONG Wei,CAI Yifan,XU Mengmei. Structure Optimization of Chip Cooling Radiator Based on Numerical Simulation[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2019, 53(4): 461-467.
[1]高翔, 凌惠琴, 李明, 等. CPU散热技术的最新研究进展[J]. 上海交通大学学报, 2007, 41(Sup.2): 48-52. GAO Xiang, LING Huiqin, LI Ming, et al. Recent advance in cooling techniques for CPU[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2007, 41(Sup.2): 48-52. [2]CORMIER Y, DUPUIS P, FARJAM A, et al. Additive manufacturing of pyramidal pin fins: Height and fin density effects under forced convection[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2014, 75: 235-244. [3]CUI Z. Effect of heat sink structure improvement on heat dissipation performance in high heat flux[C]//5th International Conference on Micro/Nanoscale Heat and Mass Transfer. Singapore: ASME, 2016: MNHMT2016-6726. [4]DESHMUKH P A, WARKHEDKAR R M. Thermal performance of elliptical pin fin heat sink under combined natural and forced convection[J]. Experimental Thermal and Fluid Science, 2013, 50: 61-68. [5]KOTCIOGLU I, KHALLAJI N, UURLU A. Numerical analysis in a rectangular duct heat exchanger with heat sink plate-fins using CFD[EB/OL]. [2017-08-26]. http://www.researchgate.net. [6]KOTCIOGLU I, CANSIZ A, KHALAJI M N. Experimental investigation for optimization of design parameters in a rectangular duct with plate-fins heat exchanger by Taguchi method[J]. Applied Thermal Engineering, 2013, 50(1): 604-613. [7]RAVIKUMAR S, CHANDRA P S, HARISH R, et al. Experimental and transient thermal analysis of heat sink fin for CPU processor for better perfor-mance[J]. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017, 197(1): 012085. [8]陆正裕, 熊建银, 屈治国, 等. CPU散热器换热特性的实验研究[J]. 工程热物理学报, 2004, 25(5): 861-863. LU Zhengyu, XIONG Jianyin, QU Zhiguo, et al. An experiment study on two kinds of heat sinks of CPU[J]. Journal of Engineering Thermophysics, 2004, 25(5): 861-863. [9]赵明, 卞恩杰, 杨茉, 等. 风扇结构和肋高对芯片散热器散热性能的影响[J]. 流体机械, 2013, 41(12): 60-64. ZHAO Ming, BIAN Enjie, YANG Mo, et al. Influence of fan structure and rib height for the perfor-mance of chip radiator[J]. Fluid Machinery, 2013, 41(12): 60-64. [10]王海民, 王喜芳, 魏辉, 等. 针肋散热器针径和间距对性能影响分析[J]. 热科学与技术, 2016, 15(6): 505-509. WANG Haimin, WANG Xifang, WEI Hui, et al. Analysis of diameter and spacing of pins on characte-ristic of pin-finned heat radiators[J]. Journal of Thermal Science and Technology, 2016, 15(6): 505-509. [11]李燚, 张永恒. CPU散热器换热特性的数值研究[J]. 制冷与空调, 2007, 21(4): 98-100. LI Yi, ZHANG Yongheng. The numerical simulation of one radiator structure[J]. Refrigeration and Air Conditioning, 2007, 21(4): 98-100. [12]张远波. 风冷式CPU散热片的热分析及其优化设计[D]. 武汉: 华中科技大学, 2006. ZHANG Yuanbo. Research on thermal analysis and optimization of air-cooled heat sinks[D]. Wuhan: Huazhong University of Science and Technology, 2006. [13]胡艳, 郭广思, 尚新泉. CPU散热器数值模拟分析[J]. 低温与超导, 2009, 37(9): 60-65. HU Yan, GUO Guangsi, SHANG Xinquan. Simulation of heat transfer in the CPU ribbed radiator[J]. Cryogenics and Superconductivity, 2009, 37(9): 60-65. [14]伊丽娜, 郑文龙, 王博杰, 等. 新型CPU散热器内空气流动与换热特性的数值研究[J]. 制冷技术, 2015, 35(1): 36-40. YI Lina, ZHENG Wenlong, WANG Bojie, et al. Numerical study on flow and heat transfer characte-ristics of air in a new CPU heat sink[J]. Chinese Journal of Refrigeration Technology, 2015, 35(1): 36-40. |
[1] | 丁恩宝, 常晟铭, 孙聪, 赵雷明, 吴浩. 半浸桨不同半径切面入水的水动力特性[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(9): 1188-1198. |
[2] | 吴怀娜, 冯东林, 刘源, 蓝淦洲, 陈仁朋. 基于门式抗浮框架的基坑开挖下卧隧道变形控制[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(9): 1227-1237. |
[3] | 刘谨豪, 严远忠, 张琪, 卞荣, 贺雷, 叶冠林. 地面堆载对既有隧道影响离心试验和数值分析[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(7): 886-896. |
[4] | 孙健, 彭斌, 朱兵国. 无油双涡圈空气涡旋压缩机的数值模拟及试验研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(5): 611-621. |
[5] | 王箫剑, 洪君, 陈晶华, 李鸿光. 基于参数化建模和响应面优化的箱体减重研究[J]. 空天防御, 2022, 5(4): 60-66. |
[6] | 秦汉, 伍彬, 宋玉辉, 刘金, 陈兰. 细长体高速风洞超大攻角支撑干扰数值分析[J]. 空天防御, 2022, 5(3): 44-51. |
[7] | 薛飞, 王誉超, 伍彬. 高速飞行器后向分离特性研究[J]. 空天防御, 2022, 5(3): 80-86. |
[8] | 杜登轩 , 乐绍林 , 周 欢 , HtayHtayAung , 喻国良. 均匀来流中承台相对埋深对复合桩 墩局部水动力及冲刷的影响 [J]. 海洋工程装备与技术, 2022, 9(2): 64-71. |
[9] | 郑高媛, 赵亦希, 崔峻辉. 车身用铝饰条拉弯成形面畸变缺陷形成规律[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(1): 53-61. |
[10] | 金戈, 范珉, 周振栋, 谭勇, 钟小波. 升降式止回阀动态特性分析与改进[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(S2): 110-118. |
[11] | 徐德辉, 顾汉洋, 刘莉, 黄超. 新型锥形式旋叶汽水分离器热态试验与数值研究[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(9): 1087-1094. |
[12] | 刘恒, 伍锐, 孙硕. 非均匀流场螺旋桨空泡数值模拟[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(8): 976-983. |
[13] | 王超, 刘正, 李兴, 汪春辉, 徐佩. 自由状态冰块尺寸及初始位置参数对冰桨耦合水动力性能的影响[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(8): 990-1000. |
[14] | 李岩松, 丁鼎倩, 韩东, 刘静, 梁永图. 起伏输油管道临界完全携积水油速数值模拟[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(7): 878-890. |
[15] | 赵朋飞, 薛昕, 杨成. 模拟碱骨料反应引起的箍筋端部锚固退化对钢筋混凝土梁受剪性能的影响[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(6): 681-688. |
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