基于遺傳算法的微通道熱沉優(yōu)化設(shè)計(jì)與工質(zhì)選擇.pdf

1、微電子制造工業(yè)領(lǐng)域日新月異，集成化、大功率的芯片如雨后春筍般涌入電子元件市場。與此同時(shí)，芯片的發(fā)熱量亦與日俱增，傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)頹勢盡顯。為了保持芯片技術(shù)更新?lián)Q代的步伐，液冷散熱技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。液冷熱沉集效率高與體積小兩大優(yōu)勢于一身，運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠。本文研究了目前微通道散熱器領(lǐng)域認(rèn)可度最高的平行直通道與分形流道兩種散熱器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與流動(dòng)傳熱特性，具體工作如下：
　　針對分形微通道熱沉的壓降進(jìn)行了詳細(xì)分析，研究了初級(jí)流道分支數(shù)

2、量、流道總分支級(jí)數(shù)、各級(jí)流道長度以及分叉角度對分形流道熱沉流動(dòng)特性的影響；然后以上述結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)為設(shè)計(jì)變量，系統(tǒng)總壓降為目標(biāo)函數(shù)，使用遺傳算法對分形微流道散熱器進(jìn)行了壓降優(yōu)化設(shè)計(jì)。并使用數(shù)值模擬的方法對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　使用數(shù)量級(jí)較大的對流換熱熱阻等效替代散熱器總熱阻，并以之為第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)；使用簡化后的系統(tǒng)壓降模型作為第二個(gè)目標(biāo)函數(shù)；統(tǒng)一熱阻與壓降的數(shù)量級(jí)關(guān)系以構(gòu)建統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)；使用遺傳算法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后通過數(shù)

3、值仿真對各權(quán)重分配下的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　著重研究了比表面積對各權(quán)重組合下優(yōu)化熱沉冷卻性能的影響，發(fā)現(xiàn)比表面積與熱阻呈反相關(guān)關(guān)系。從而提出優(yōu)化熱沉比表面積同樣可以改善熱沉冷卻性能的思想。
　　針對型號(hào)為IntelCorei7-4790K的四核CPU處理器進(jìn)行了散熱設(shè)計(jì)。考慮了擴(kuò)散熱阻對總熱阻的影響，并將其加入熱阻網(wǎng)絡(luò)模型。使用遺傳算法對散熱器總熱阻進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并通過仿真模擬驗(yàn)證了熱阻網(wǎng)絡(luò)模型的準(zhǔn)確性。最后詳細(xì)分析了