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文 献 综 述
引言：随着科技及工业的发展, 在动力、能源、化工、石油、冶金、制冷与空调等工程技术领域的传热过程中, 各种类型的翅片管得到了广泛应用。采用翅片管可以使换....热设备紧凑、轻巧、高效并小型化, 直至目前, 该方法仍是各种管式换热面强化传热方法中运用最广泛的一种。特别是由于空冷技术的发展, 以及在换热中使用气体介质趋势的日益增加, 因此翅片管的应用越来越受到人们的重视。无论是进行翅片管传热特性的试验研究还是进行翅片管换热器的设计, 都要涉及到翅片效率这一重要参数, 这也是本文所需要研究的重点。 散热器的分类散热器的分类可以根据芯体中翅片排列方式分。汽车散热器主要分为管片式、管带式细胞式和管芯式等等 , 常见的多为管片式和管带式。管片式散热器由很多冷却水管和散热片组成。焊在上、下水室之间直管上的冷却管是冷却水的通道,管带式散热器是以波纹状的散热带与冷却水管相间排列, 在散热带上一般开有形似百叶窗的孔, 目的是破坏空气流在散热带表面上的边界层, 提高散热能力。此种散热器与同体积的管片式散热器相比散热量提高了 15%～30%,而且制造工艺简单、质量小、成本低, 但是结构刚度不如管片式散热器。管芯式散热器是由管带式演变而来的, 它的根本性变革在于散热器水管与水箱主片间的联接方式, 它采用单根冷却水管在散热器主片端部用橡胶件代替钎料制成(芯子的种类)［1］
在优化散热器热性能的过程中,首先要确定在特定的工作条件下给定散热器的最大理论热特性,其次要确定的就是散热器在实际工作条件下的热特性。［2］随着个人电脑CPU 集成度和性能的不断提高, CPU 的功耗越来越大,CPU 表面热流密度急剧增加,降低了芯片的性能和寿命,影响了系统运行的可靠性［3］ . 同时对CPU 冷却方法也提出了很高要求,使冷却方法发生了许多变化.
从第1 代电子管计算机到现在正在开发的第6代神经网络计算机, 体积在不断变小, 但性能、速度却在不断提高. 随之而来的是芯片能耗越来越大, 发热量越来越高, 能耗所产生的热量会引发芯片故障,甚至导致系统死机, 而晶体管的大小、集成晶体管的
数量也会受到系统散热能力的严重制约. 因此, 必须进行有效的散热设计, 以确保这些高速、高功率的芯片能够正常工作［4，5］
散热器的发展
我国是一个发展中的大国,现在正处于大建设和大发展之中,年新建工程竣工量约为15亿m2,其中5亿为住宅.年需采暖散热器(折算为128W/片的铸铁柱型散热器)约为3亿片,这是世界上独一无二的巨大的采暖散热器市场.［6］供暖散热器在我国已经有数百年的历史而中国又是生产供暖散热器的大国之一，也是散热器最大消费市场［7］相对与发动机其它技术发展，散热器技术发展相对落后。随着排放法规日益严格，对驾驶舒适性要求越来越高，使得车上使用的换热器数量越来越多。同时，电动车特别是燃料电池车对散热器设计提出了全新的要求，从而使得散热器技术有了许多新的发展，主要体现在散热器几何参数优化、传热系数高重量轻的散热器材料以及紧凑集成的散热器结构上面。［8］散热器铝化是汽车实现轻量化的重要措施，高性能铝合金硬钎焊薄板和薄壁管材的国产化是我国铝加工行业当前面临的重要课题。［9］散热器是汽车水冷发动机冷却系统中不可缺少的重要部件,其作用是将发动机水套内冷却液所携带的多余热量经过二次热交换,在外界强制气流的作用下,将多余的热量散发到空气中。［10］用发热铜块模拟电子器件,油泵回路控制风温,毕托管和倾斜式微压计测量风速等方法,建立了热管型散热器性能测试系统.对所设计的重力型热管电子器件散热器,通过改变散热功率、风速、风温等因素来测试电子器件表面温度的变化.［11］电子芯片散热问题的解决进程直接影响着计算机技术的发展。目前，电子芯片冷却中应用最广泛的仍然是空气散热器。因此，对散热器的性能进行检测非常重要，但缺少统一的标准检测与评价方法。［12］大功率白光LED芯片及芯片组设计了多种型式的散热器,用CFD软件Fluent模拟计算了芯片及散热器的温度场分布,并通过试验对数值模拟的结果进行验证。分析了散热器结构、粘接材料、散热器材料、环境温度等因素对芯片结温及热阻的影响［13］对整体平直翅片与分段开缝平直翅片两种不同结构的CPU散热器，在不同加热功率和不同风速下的散热特性进行了数值模拟。采用商业软件FLUENT6．0进行计算，结果显示：对流换热表面传热系数和热阻主要与风速有关，与加热功率关系不大，对流换热表面传热系数的计算结果和实验数据趋势一致。［14］冷却系统的作用是保证发动机在最适宜的温度状态下工作，而散热器是冷却系统的重要部件［15］在前人研究的基础上，针对现今电子设备中集成度越来越高，热流密度日益增加的发展趋势，以高热流密度负荷下的发热模块的散热冷却为背景对矩形平翅片热管散热器进行了热分析和热设计研究。［16］
1叉排矩形针形翅片散热器的发展及实验及数值模拟研究
随着电子技术的迅速发展,电子元器件日趋小型化,而功耗却越来越高,使组件和设备的热流密度急剧增大［17］。据统计,电子产品故障发生的原因,有55 %以上是因冷却系统设计不良所导致。随着温度的升高,元器件失效率呈指数增长［18］ 。热分析软件能够比较真实地模拟系统的热状况,在产品设计阶段对其进行热仿真,确定出模型中温度的最高点。通过对模型进行修改或采取必要的换热措施,使其最高温度在允许的温度范围内,达到设计要求,从而减少设计、生产、再设计和再生产的费用,提高产品的一次成功率;改善电子产品的性能、提高产品的可靠性、缩短产品的上市时间。Icepak 作为一种专业的电子设备热分析软件,它能够解决系统级、部件级、封装级的热分析问题。它拥有用户模拟过程所需要的各种物理模型,可以模拟自然对流、强迫对流、混合对流、热传导、热辐射、流―固的耦合换热、层流、湍流、稳态、非稳态等流动现象。采用非结构化网格,能够针对复杂的几何外形生成三维四面体、六面体的非结构化网格,有多种网格生成方法,能够满足现代电子产品设计中几何形状越来越复杂的要求。求解采用有限体积法,以及Fluent 求解器,保证工程问题的计算精度
2散热器总体影响因素
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