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S型流道液冷冷板性能分析与结构优化

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摘要

第一章 绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 冷板的国内外相关研究现状

1.3 论文的研究目的和内容

第二章 热设计理论基础

2.1 热分析传热理论基础

2.2 计算流体动力学控制方程

2.3 电子设备热控制方法

2.4 电子设备热设计的要求和准则

2.5 本章小结

第三章 热分析软件的介绍及仿真平台的建立

3.1 液冷系统的介绍

3.2 冷板设计与热流仿真软件的介绍

3.2.1 冷板建模软件Pro/E

3.2.2 网格划分软件ICEM-CFD

3.2.3 流体软件ANSYS CFX

3.2.4 多学科优化设计平台iSIGHT-FD

3.3 液冷冷板的仿真及集成流程

3.4 本章小结

第四章 冷板的结构设计及仿真分析

4.1 液冷冷板的设计概述及基本结构

4.2 S型流道液冷冷板结构设计

4.2.1 原始流道结构设计及分析

4.2.2 改进后的流道结构设计及分析

4.3 流道结构的优选

4.4 S型流道液冷冷板的仿真分析

4.4.1 三维建模

4.4.2 网格划分

4.4.3 边界条件的定义

4.4.4 仿真结果分析

4.5 基于iSIGHT-FD的冷板仿真分析

4.5.1 入口流速对冷板性能的影响分析

4.5.2 入口宽度对冷板性能的影响分析

4.5.3 入口高度对冷板性能的影响分析

4.5.4 厚度对冷板性能的影响分析

4.6 本章小结

第五章 基于iSIGHT-FD的S型流道液冷冷板结构优化

5.1 S型流道液冷冷板优化方法概述

5.2 基于iSIGHT-FD的S型流道液冷冷板优化的描述

5.2.1 设计变量分析

5.2.2 S型流道液冷冷板的约束条件分析

5.2.3 目标函数分析

5.3 基于iSIGHT-FD的S型流道液冷冷板优化的实现

5.3.1 试验优化设计流程分析

5.3.2 试验优化设计的参数定义

5.3.3 试验优化设计的结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文主要工作总结

6.2 进一步工作展望

致谢

参考文献

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摘要

本文研究了S型流道液冷板的流固耦合传热仿真技术,根据散热芯片散热的要求,设计了两种不同流道结构的液冷冷板,并对其进行理论以及仿真分析。为了提高冷板的散热性能,使用iSIGHT-FD优化软件对所设计的液冷冷板参数进行优化。本文主要工作如下:
  首先,在对热设计理论基础进行分析和阐述后,根据IGBT模块散热要求,对所需的散热冷板进行结构设计以及理论分析。初步计算了两种不同流道的液冷冷板的散热数据。
  其次,研究了iSIGHT-FD集成Pro/E、ICEM-CFD、CFX-Pre、CFX-Solver以及CFX-Post的方法,建立了液冷冷板仿真平台,仿真了改进后的冷板流道的散热性能,与理论分析结果进行比较,验证了仿真软件计算的可靠性,并分析了主要参数对冷板散热性能的影响。
  最后,研究了拉丁超立方实验设计法解决冷板多目标优化问题的关键技术,使用所选试验优化方法,对所设计的液冷冷板的参数进行仿真优化,并详细分析了试验优化设计流程。通过iSIGHT-FD集成的仿真优化平台,优化得到了24组可选参数组和最佳的流道结构,为冷板结构设计提供指导。

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