学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

风冷式CPU散热片的热分析及其优化设计

作　者: 张远波
导　师: 熊蔡华
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 散热片优化设计 APDL UIDL 目标函数
分类号: TB657.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 534次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

伴随着电子工业的快速发展,CPU(Central Processing Unit)呈现出集成的晶体管数目急剧增加(从1990年的2,300个激增到现在的230,000,000个)和芯片线宽急剧减小的趋势,导致CPU功耗的增大和积聚的热量急剧增加,严重影响CPU的正常工作。因此,提高CPU散热片的散热性能已经成为电子制造领域中亟需解决的关键问题之一。针对CPU散热问题,本文在风冷式散热片的散热规律及结构优化两个方面开展了系统深入的研究。在分析现有各种CPU散热片结构特点的基础上,利用ANSYS的用户界面设计语言UIDL(User-Interface Design Language),开发了CPU散热片热分析软件和用户界面,并实现了与ANSYS的集成。利用该软件,用户可方便、快捷地分析各种结构参数对CPU散热片散热性能的影响规律。散热片的优化过程实际上是一系列的前处理-求解-后处理-优化的循环过程。在满足散热空间约束的前提下,以使散热片中的最高温度值最小化为目标,对散热片结构参数进行优化设计,从而达到提升散热片散热性能的目的。实现的具体过程是在散热片热分析的基础上定义设计变量和目标函数、选择优化算法,在ANSYS环境中利用APDL(ANSYS Parametric Design Language)语言,开发热分析和优化控制功能程序,然后调用ANSYS的优化模块实现散热片的结构参数优化。同时给出了一系列的CPU散热片热分析和结构参数优化实例,验证了本文提出的热分析和结构参数优化设计方法。最后,对全文进行了总结,并对后续的研究工作提出了一些建议。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题来源  8
  1.2 研究背景和意义  8-10
  1.3 相关技术与研究现状  10-13
    1.3.1 散热形式  11-12
    1.3.2 散热片加工工艺  12-13
  1.4 本文研究内容与章节安排  13-15
2 散热片热分析系统的设计与开发  15-25
  2.1 前言  15
  2.2 有限元法的基本过程  15-18
    2.2.1 散热片结构离散化  15-16
    2.2.2 散热片单元分析  16-17
    2.2.3 总体合成  17-18
  2.3 散热片边界问题及其模型的建立  18-19
    2.3.1 散热片实体模型  18
    2.3.2 散热片有限元模型  18-19
  2.4 热分析系统的开发过程  19-24
    2.4.1 UIDL 用户界面设计语言  20
    2.4.2 散热片热分析流程  20-21
    2.4.3 热分析功能模块的开发  21-24
  2.5 本章小结  24-25
3 几种典型散热片的热分析  25-47
  3.1 前言  25
  3.2 应用实例  25-45
    3.2.1 直板式散热片分析模块  25-30
    3.2.2 柱状式散热片分析模块  30-35
    3.2.3 直肋太阳花式分析模块  35-40
    3.2.4 弯肋太阳花式分析模块  40-45
    3.2.5 分析结论  45
  3.3 本章小结  45-47
4 散热片的结构优化  47-57
  4.1 前言  47
  4.2 优化过程  47-52
    4.2.1.A PDL 语言参数化建模  50
    4.2.2 优化模型的建立  50-51
    4.2.3 优化方法的选择  51-52
  4.3 优化实例  52-56
    4.3.1 直板式散热片  52-54
    4.3.2 柱状式散热片  54-56
  4.4 本章小结  56-57
5 总结与展望  57-59
  5.1 全文总结  57
  5.2 展望  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文  63

风冷式CPU散热片的热分析及其优化设计

内容摘要

全文目录

相似论文