离散发热器件基于火积耗散率最小和最高温度最小的构形优化比较

• 作者: 孙丰瑞 王刚 范旭东 谢志辉 陈林根
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 构形理论 火积耗散极值原理 电子器件冷却 广义热力学优化
• 年，卷（期）: 2017,（20）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 146-155
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.66.204401

摘要

建立了导热基座上圆柱体离散发热器件的三维湍流散热模型,基于构形理论,考虑空气变物性及可压缩性和黏性耗散,研究了器件材料的热导率、热源强度和流体流速对器件最高温度、基于火积耗散定义的当量热阻和平均Nu数的影响.结果表明:在总发热功率一定的条件下,以器件最高温度和当量热阻为性能指标进行热设计,均存在最优热源强度分布使得散热性能最优.当各热源强度相同且热源热导率小于基座热导率时,提高热源热导率可明显改善散热性能;将热源热导率沿流动方向从低到高布置可降低器件最高温度,而将热源热导率均匀布置可使当量热阻最小.所得结果可为实际热设计中不同材质和不同发热率的电子器件最优布置提供理论支撑.